[发明专利]一种非晶态TiO2

说明书

本发明涉及一种非晶态TiO₂/Ag复合纳米颗粒及其制备方法和应用，该方法包括以下步骤：(1)制备二氧化钛溶液：将分散剂溶解至溶剂中，再将钛源和去离子水逐滴加入，搅拌后，得到溶液A；(2)制备银纳米溶液：果糖和银源加入溶剂中，搅拌至全部溶解，得到溶液B；(3)制备非晶态TiO₂/Ag复合纳米颗粒：将A溶液和B溶液混合，光照后得到产物溶液，离心洗涤、干燥后，得到非晶态TiO₂/Ag复合纳米颗粒，该复合纳米颗粒应用于光电催化。与现有技术相比，本发明具有简单、快捷、产量高等优点。

技术领域

本发明涉及功能纳米材料技术领域，具体涉及一种非晶态TiO₂/Ag复合纳米颗粒及其制备方法和应用。

背景技术

二氧化钛是一种材料科学中研究最多的化合物之一。它是一种成本极低、化学惰性强，光稳定性良好的半导体材料。因其具有良好的物化特性，因此在“能源”和“环境”方面成为最有前途的材料之一，被广泛用于光电催化制氢、光催化还原二氧化碳、细菌灭活、染料降解等方面，其中以半导体光催化技术最为广泛。太阳能作为激发源，二氧化钛产生光身电子空穴对，光生电子具有高得还原性，空穴对具有强氧化性。同样地，二氧化钛为光催化材料也具有很显著的缺点。二氧化钛材料的光响应范围窄，对光的利用率低；带隙过宽，激发难度大；光生电子空穴对容易复合，降低催化活性等问题是目前的研究难题。

针对此难题，利用二氧化钛与贵金属沉积，形成肖特基势垒。光生电子能够及时迁移到贵金属表面，抑制光生电子与空穴的再结合，缩小二氧化钛禁带宽度，扩大光吸收的范围，光催化活性得到提高。专利CN 110813283A和CN 109331819A分别发明金沉积在二氧化钛复合材料以及Pt-Pd双金属负载在二氧化钛复合材料的方法，在光催化分解水和光催化苯甲醇中的性能得到了提升，但是制备方式大多受温度影响较高，需在高温下煅烧，产生副产物。

另外，二氧化钛的研究集中在锐钛矿、金红石和板钛矿三种晶相上，但是最近的研究开始偏向非晶态二氧化钛的结构和性能，希望非晶态二氧化钛能在这种较少加工，更便宜的材料形式中找到理想的性能。研究发现，氧化能力与晶相有很大关系。同等条件下，非晶态二氧化钛的氧化能力最强。CN 109529872A制得的非晶态二氧化钛拥有高比表面积，但是禁带宽度的难题依旧没有被克服，需要通过与不同纳米粒子间的带隙耦合和互补作用，才能提高对太阳能的利用率。

以上众多的制备方法和思路充分考虑到了贵金属沉积和非晶态二氧化钛在光催化性能上面的提升，但大多实验方法产率低，设备要求高，工艺复杂，不适合大规模生产。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种简单、快捷、产量高的非晶态TiO₂/Ag复合纳米颗粒及其制备方法和应用。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明提出的常温制备方法在降低生产条件的情况下，能够提高TiO₂/Ag的生产效率。本发明制备的产物，以非晶态具有大量孔隙结构的二氧化钛作为基底，银纳米颗粒均匀分布其中，且银纳米颗粒的直径在纳米左右，为八方晶体，结晶程度良好。非晶态TiO₂/Ag纳米结构，通过提高比表面积和贵金属沉积的方式，能够发挥更有效的性能，

简单来说，本发明提出来一种紫外光制备非晶态TiO₂/Ag纳米颗粒的方法及其应用，取乙二醇作为溶剂，加入钛前驱体和去离子水，通过磁力搅拌得到溶液A；同样的，取乙二醇作为溶剂，加入果糖作为还原剂，乙酸银作为银纳米颗粒的前驱体，通过磁力搅拌得到溶液B；混合A和B溶液，常温下放置后将其移至375nm的紫外光照装置，通过光照获得所需的非晶态TiO₂/Ag纳米颗粒。本发明提出的方法能够在降低合成条件下获得产出效率较高的产品。本发明制备的产物，以非晶态具有大量孔隙结构的二氧化钛作为基底，银纳米颗粒均匀分布其中，且银纳米颗粒的直径在20-30纳米左右，为八方晶体，结晶程度良好，具体方案如下：