[发明专利]一种双晶相二氧化钛纳米片及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种双晶相二氧化钛纳米片及其制备方法，该双晶相二氧化钛纳米片包括锐钛矿相二氧化钛与TiO₂‑B相，所述锐钛矿相二氧化钛与TiO₂‑B相均呈二维纳米片状，锐钛矿相二氧化钛纳米片附着在TiO₂‑B相纳米片上。该锐钛矿/TiO₂‑B双晶相纳米片结构新颖，光催化性能优异。

技术领域

本发明涉及无机纳米材料的技术领域，尤其涉及一种双晶相二氧化钛纳米片及其制备方法和在光催化领域中的应用。

背景技术

随着工业化的不断发展，当前人类社会所面对的能源匮乏和环境污染问题日益严峻，过去基于化石燃料的能源系统已无法满足今天人们对能源长期、高效、清洁、安全和经济的新要求，因此，科学家们把更多的精力投入到光解水制氢以及CO₂固化转化等研究领域，为全球的能源以及环境污染问题寻找解决方案。在光催化领域，各种新型催化剂材料的开发是至关重要的一环，TiO₂材料由于具有非常稳定的化学性质、低廉的价格以及合适的催化活性成为常用的工业级光催化材料。因此，提高TiO₂材料的光催化性能，对光催化技术的发展有着重要的意义。

TiO₂的晶型有金红石、锐钛矿、板钛矿、单斜相态TiO₂-B等，TiO₂-B是由共边和共角的TiO₆八面体组成，是一种密度比较小的开放骨架结构，由大量未被占据的空位八面体单元堆垛组成，其晶格参数为a＝12.1787，b＝3.7412，β＝107.054°，属C2/m空间群。TiO₂-B是一种n型半导体，带隙为3～3.22eV，具有独特的催化特性和热稳定性，也是一种活性和选择性很高的催化载体，在光催化分解水产氢和降解有机污染物方面有着一定的性能。

但单相TiO₂-B具有较高的光生电子-空穴复合率，通过将锐钛矿相二氧化钛与TiO₂-B复合，使两相形成异质结，可以促进光生电子与空穴的分离，提高材料的光催化性能。而不同形貌的复合结构，其光催化性能也有差异，因此，有必要开发具有不同形貌的复合结构。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明公开了一种双晶相二氧化钛纳米片及其制备方法，通过两次水热反应制备得到一种结构新颖的锐钛矿/TiO₂-B双晶相纳米片，该双晶相二氧化钛纳米片的光催化性能优异。

具体技术方案如下：

一种双晶相二氧化钛纳米片，包括锐钛矿相二氧化钛与TiO₂-B相，所述锐钛矿相二氧化钛与TiO₂-B相均呈二维纳米片状。

优选的：

所述锐钛矿相二氧化钛的尺寸为100～200nm，厚度为10～20nm；

所述TiO₂-B相的尺寸为500～800nm，厚度为20～40nm。

本发明中所述的“尺寸”是指：锐钛矿相二氧化钛纳米片与TiO₂-B相纳米片沿横向的最大尺寸。

优选的：

所述双晶相二氧化钛纳米片中，锐钛矿相二氧化钛的质量百分比为20～55％。锐钛矿相二氧化钛纳米片附着在TiO₂-B相纳米片上，形成异质结结构。

经试验发现，当锐钛矿相二氧化钛纳米片与TiO₂-B相纳米片的尺寸在上述优选范围内，同时控制锐钛矿相二氧化钛纳米片的含量，可以形成更多的异质结结构，从而获得更高的光催化性能。

进一步优选：