[发明专利]TiO2@C/CdS复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种TiO₂@C/CdS复合材料及其制备方法。通过硬模板法制备了TiO₂@C中空球，然后将不同质量分数的TiO₂@C中空球与CdS的合成原料复合，洗涤烘干后，制备了TiO₂@C/CdS复合材料。本发明利用三种材料的复合和独特的中空结构，极大地提升了催化剂对可见光的利用率，抑制了光生载流子的复合速率，应用本发明制备的TiO₂@C/CdS复合材料作为光催化剂在降解有机染料方面表现出了优异的催化性能。

技术领域

本发明涉及一种TiO₂@C/CdS复合材料及其制备方法，属于微米材料制备领域。

背景技术

随着工业技术不断发达，随之而来的环境污染问题现已严重威胁着人们的生活，光催化技术在处理环境污染问题方面有广阔的应用前景，但光催化技术在实际应用中依然面临严峻的问题，限制了其大规模应用，因此需要开发高效稳定的光催化技术。TiO₂是最早被用来研究光催化的材料，但其有很多不足，如对太阳光利用率低，光生载流子复合率高等，通过半导体复合，贵金属掺杂，引入缺陷和杂原子等技术可以有效提升TiO₂半导体的光催化性能。

Wu,K等利用SiO₂为模板，通过模板刻蚀，制得了CdS@TiO₂/Ni₂P空心球[Wu,K.,etal.(2019).Synthesis of hollow core-shell CdS@TiO₂/Ni₂P photocatalyst forenhancing hydrogen evolution and degradation of MB.Chemical EngineeringJournal 360：221-230.]。Zangeneh,H等通过溶胶-凝胶法制得了组氨酸(C，N共掺杂)-TiO₂-CdS光催化剂[Zangeneh,H.,et al.(2019).A novel L-Histidine(C,N)codoped-TiO₂-CdS nanocomposite for efficient visible photo-degradation ofrecalcitrant compounds from wastewater.J Hazard Mater 369：384-397.]。以上改性方法所制得的催化剂对污染物的降解性能一般，对可见光的利用率一般。

发明内容

本发明的目的在于提供一种TiO₂@C/CdS复合材料及其制备方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种TiO₂@C/CdS复合材料，在以SiO₂为模板制备得到的TiO₂@C中空球上原位复合CdS纳米颗粒，其中SiO₂@TiO₂：间苯二酚：甲醛的质量比为2：0.16-0.48：0.25-0.73；TiO₂@C的半径为300nm。

上述TiO₂@C/CdS复合材料的制备方法，包括以下步骤：

第一步，将乙醇，正硅酸四乙酯和NH₃·H₂O混合，室温下磁力搅拌8h以上；

第二步，第一步所得沉淀离心洗涤干燥后，以5℃/min的升温速率升到800℃后煅烧2h，得到SiO₂纳米球；

第三步，第二步所得样品超声分散于去离子水和乙醇溶液，向其中加入钛酸四丁酯，磁力搅拌后转移至釜，120℃保温3h；