[发明专利]一种高性能钛锌复合光催化剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种高性能钛锌复合光催化剂的制备方法，步骤1，将氯化锌加入蒸馏水中搅拌均匀至完全溶解得到锌溶液；步骤2，将碱液加入至锌溶液中直至沉淀不再产生，过滤后采用无水乙醇洗涤烘干，得到白色沉淀；步骤3，将白色沉淀加入乙醇水溶液中搅拌均匀形成悬浊液，然后通入氨气直至沉淀完全溶解，得到锌反应液；步骤4，将聚乙烯吡咯烷酮加入至无水乙醇中搅拌20‑50min，然后缓慢滴加钛酸正丁酯并搅拌均匀，得到钛醇液；步骤5，将锌反应液缓慢滴加至钛醇液中搅拌反应，得到微浊液；步骤6，将微浊液喷洒在基板上烘干，梯度烧结4‑6h后得到钛锌复合光催剂。本发明制备的复合光催化剂钛氧锌的异质性结构稳固，光催化性能好。

技术领域

本发明属于光催化技术领域，具体涉及一种高性能钛锌复合光催化剂的制备方法。

背景技术

在过去的几年，由于宽禁带半导体可以在很多领域得到应用，例如光催化、生物医学、发冷光效应、单电子晶体三极管、太阳能电池以及光电学，因此引起了人们的广泛研究。尽管这种纳米半导体具有催化性能以及超速非线性压电等性能，但是它的表面态特别容易捕获电子和空穴从而引起这些载流子的非辐射复合，从而减低了它本身的催化性能。为了克服这个缺陷，最近几年，异质结构纳米材料由于具有大的量子产率并且它的光致发光容易增长等优点，引起人们研究它们的热烈兴趣，例如核壳结构纳米粒子或复合纳米粒子等，这些抑制结构已经被用于生物传感器、造影剂以及药物传送协助材料等。在众多的半导体材料中，二氧化钛由于具有多功能的性能，例如光催化，自洁、低价、容易制备、低毒等，被人们广泛的应用于环境去污以及太阳能转化装置中。但二氧化钛同时也由于自身的禁带宽度宽，难以吸收紫外光等缺陷而限制了它的使用。因此人们研发了异质结构半导体来提高氧化钛的性能，例如TiO₂/SiO₂、TiO₂/ZrO₂、TiO₂/SnO₂、TiO₂/Cu₂O、TiO₂/MgO、TiO₂/WO₃、TiO₂/ZnO等。到目前为止，氧化锌被认为是最合适和氧化钛复合并提高其性能的物质之一。这是因为氧化锌和氧化钛有相似的禁带宽度，这样便可以延长光生载流子的复合时间从而有限的抑制了电子和空穴的复合，提高了催化活性，因此，通过氧化锌的复合，氧化钛的催化活性可以得到大幅提高。

公开号为CN101041128A的中国发明专利公开了一种核/壳结构的氧化锌/二氧化钛复合光催化剂，首先将钛醇盐与低级醇中，制成钛醇盐的醇溶液，然后将四足或多足状氧化锌加入到所制备的醇溶液中。再将盛有加入氧化锌的钛醇盐溶液的坩埚放入可密闭的容器上部。可密闭的容器底部预先放有少量水，盛有含氧化锌的醇溶液的坩埚不直接与水接触。将可密闭容器密封后置入烘箱中后，加热到100℃到200℃，并保温12到48小时。保温结束后，温度降低到室温后，打开密闭容器，取出上层的坩埚，倒出粉体，再经过洗涤与干燥，得到核/壳结构的氧化锌/二氧化钛复合光催化剂。该方法虽然能够制备氧化锌与二氧化钛的复合光催化剂，但是颗粒粒径较大，且不能充分发挥内层氧化锌的光催化性能。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提供一种高性能钛锌复合光催化剂的制备方法，解决了现有钛锌复合催化剂光催化性能利用不佳的问题，制备的复合光催化剂钛氧锌的异质性结构稳固，且纳米二氧化钛与纳米氧化锌裸露面积大，光催化性能好。

为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：

一种高性能钛锌复合光催化剂的制备方法，包括如下步骤：

步骤1，将氯化锌加入蒸馏水中搅拌均匀至完全溶解得到锌溶液；

步骤2，将碱液加入至锌溶液中直至沉淀不再产生，过滤后采用无水乙醇洗涤烘干，得到白色沉淀；

步骤3，将白色沉淀加入乙醇水溶液中搅拌均匀形成悬浊液，然后通入氨气直至沉淀完全溶解，得到锌反应液；