[发明专利]一种高熵氧化物/TiO2

说明书

本发明公开一种在可见光下应用的高效高熵氧化物/TiO₂复合光触媒及其制备方法，所述TiO₂光触媒的粒径尺寸在4～6nm，且具有高分散稳定性。该方法利用高熵氧化物的稳定化作用制备TiO₂光触媒，该方法制备的光触媒粒径小、结晶性能和分散稳定性好，可见光光催化性能好；该制备方法不需要添加酸碱和乙醇，工艺简单、成本低、制备周期短。可见光照下，该光触媒可用于高效去除甲醛、苯及TVOC等，也可用于其他空气净化和环境保护等，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及光触媒的制备方法，具体涉及一种可见光下应用的高熵氧化物/TiO₂复合光触媒及其制备方法。

背景技术

近些年，太阳能的利用及环境污染的控制，成为人们特别关注的问题。目前，利用光催化降解有机污染物和光解水制氢已经成为处理环境污染问题和能源危机最有前途的方法之一。光触媒是一种以纳米级TiO₂为代表的具有光催化功能的光半导体材料的总称，它涂布于基材表面，在紫外光线的作用下，产生强烈催化降解功能：能有效地降解空气中有毒有害气体；能有效杀灭多种细菌，并能将细菌或真菌释放出的毒素分解及无害化处理；同时还具备除甲醛、除臭、抗污、净化空气等功能(大地，科学新闻，2001：13-15)。纳米TiO₂作为一种半导体光催化材料，会将空气中的水或氧气催化成氧化能力极强的羟基自由基(OH)和超氧阴离子自由基、活性氧等具有极强氧化能力的光生活性基团，这些光生活性基团的能量相当于3600K的高温，具有很强的氧化性。强氧化性基团可强效分解各种具有不稳定化学键的有机化合物和部分无机物，并可破坏细菌的细胞膜和凝固病毒的蛋白质载体。在光催化研究领域，研究人员开发了TiO₂，CdS，WO₃和ZnO等半导体光催化剂，2000年以来又发现一些纳米贵金属(铂、铑、钯等)具有更好的光催化性能，但由于其中大多数易发生化学或光化学腐蚀，而贵金属成本则过高，都不适合作为家居净化空气用光触媒。近年来，TiO₂光催化技术得到快速发展，但仍存在不少难题，例如光生载流子的量子效率和电子-空穴对的分离效率较低以及复合几率大，对太阳光的响应范围较小，利用率低，光催化剂的回收再利用有待进一步提高等，这些都是光催化技术未能实际应用的根本原因。(韦秋芳等，高等学校化学学报，2011：2483-2489)。目前有越来越多的研究者通过控制TiO₂的形貌、晶型、特殊晶面暴露、掺杂、表面改性、制备纳米结构与电子结构控制等手段来提高TiO₂光催化效率。

发明内容

本发明提出一种高熵氧化物/TiO₂复合光触媒及其制备方法，与其他制备方法的显著区别是该法利用高熵氧化物的添加复合，高熵氧化物的稳定化作用，提高TiO₂光触媒的活性。所得超微细TiO₂复合光触媒尺寸只有4～6nm，且具有良好的水分散性、稳定性和喷涂便宜性。该复合光触媒可高效去除甲醛、苯、TVOC等(可见光照下)，也可用于其他污水处理等，具有良好的应用前景。同时，该制备方法所得光触媒具有催化效率高、无毒无害等特点。

本发明的技术方案包括以下操作步骤：

(1)将一定量的TiO₂纳米粉体加入到去离子水溶液中，搅拌获得TiO₂胶体，记为A，其中，去离子水与TiO₂的质量比为20～50∶1；更优选的情况下，去离子水与TiO₂的质量比为35∶1

(2)向上述白色胶体中添加高熵氧化物，记为B，其中，高熵氧化物包含但不限于五种或五种以上等量的金属氧化物，如(Mg，Ni，Co，Cu，Zn)O；高熵氧化物与TiO₂的质量比为0.002～0.01∶1；更优选的情况下，高熵氧化物与TiO₂的质量比为0.006∶1。