[发明专利]一种混晶TiO2

说明书

本发明提供一种混晶TiO₂/BiOBr复合材料及其制备方法和应用，属于纳米材料制备技术领域。其中，TiO₂为金红石和锐钛矿相的混晶结构，BiOBr为二维片状结构，二者形成异质结构。本发明通过合成特定比例的锐钛矿相/金红石相混晶TiO₂与BiOBr复合材料(AR TiO₂/BiOBr)，构建具有较高催化效率的混晶TiO₂结构，与二维BiOBr形成异质结的光催化体系，从而实现对有机污染物的有效降解，因此具有良好的实际应用之价值。

技术领域

本发明属于纳米材料制备技术领域，具体涉及一种混晶 TiO₂/BiOBr复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

太阳能驱动的半导体光催化技术，因为在能源转换以及环境修复方面的优良性能而受到人们的关注。二氧化钛(TiO₂)是最常用的光催化剂之一，具有高氧化性、化学稳定性、价格低廉、无毒等优点，但TiO₂本身也存在一些固有的缺点，如只能吸收太阳光中的紫外光，太阳光利用率低，光生电子-空穴易复合，因此限制了TiO₂的进一步应用。P25型TiO₂是一种被广泛应用的具有高催化活性的光催化剂，其良好性能是由于锐钛矿相和金红石相形成的混晶结构所致。因此，受此启发，将锐钛矿相和金红石相耦合形成相异质结/混晶结构，构建类似于晶面异质结的结构，成为提高TiO₂光催化活性的有效策略。

由于TiO₂导带电势较高，要想减少光生电子和空穴的复合、利用可见光，就需要一个具有合适导带位置和结构的半导体。BiOBr(Eg ＝2.7eV)是一种具有可见光响应的p型半导体材料，其导带电势比 TiO₂负，可以实现BiOBr导带上的电子向TiO₂注入。此外，BiOBr 是一种层状结构，其[Bi₂O₂]片与卤素原子双层交错，这种层状结构可以提供足够大的空间来极化相关的原子和轨道，诱导偶极子可以有效地分离电子-空穴对，有利于提高光催化活性。目前已经有关于将 BiOBr与TiO₂进行复合的报道，但发明人发现，这些报道中TiO₂均为锐钛矿型TiO₂，迄今尚未有将BiOBr与混晶TiO₂进行复合的报道。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种混晶TiO₂/BiOBr复合材料及其制备方法和应用，本发明通过合成特定比例的锐钛矿相/ 金红石相混晶TiO₂与BiOBr复合材料(AR TiO₂/BiOBr)，构建具有较高催化效率的混晶TiO₂结构，与二维BiOBr形成异质结的光催化体系，实现对有机污染物的有效降解，因此具有良好的实际应用之价值。

具体的，本发明涉及以下技术方案：

本发明的第一个方面，提供一种混晶TiO₂/BiOBr复合材料，所述复合材料中，TiO₂为纳米颗粒，BiOBr为二维纳米片状结构，TiO₂纳米颗粒均匀分布于BiOBr二维纳米片状结构上，所述TiO₂与BiOBr 形成异质结构，且TiO₂晶型组成为锐钛矿-金红石型混晶。由于BiOBr 的导带电势比TiO₂负，有利于BiOBr将电子注入TiO₂。此外，BiOBr 的层状结构可以提供足够大的空间来诱导偶极子有效地分离电子-空穴对，有利于提高光催化活性。