[发明专利]一种二氧化钛包覆钛酸钡的核壳结构纳米线陶瓷的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种二氧化钛包覆钛酸钡的核壳结构纳米线陶瓷的制备方法及其应用，通过两步水热法合成钛酸钡纳米线，并通过化学浴法在其表面生长二氧化钛壳层，构建钛酸钡@二氧化钛(BT@TiO₂)纳米线核壳结构，利用压电陶瓷的压电效应对二氧化钛光生电荷的分离的促进作用，应用在压电‑光催化降解有机染料领域，且具有极强的优势：(1)在光照和超声的作用下，具有超高的催化降解有机染料性能，超过目前几乎全部压电‑光催化复合材料；(2)对高浓度的不同染料的降解都展现了较高的催化降解效率；(3)在钛酸钡纳米线压电陶瓷表面化学浴生长二氧化钛的方法是创新性的突破，目前还没有过报道，成本低廉，合成方式简单，能够大批量生产。

技术领域

本发明涉及钛酸钡压电-光共催化技术领域，具体涉及一种二氧化钛包覆钛酸钡的核壳结构纳米线陶瓷的制备方法及其应用。

背景技术

钛酸钡是一个传统的无铅压电材料，避免含铅压电陶瓷中铅对环境造成的污染，现有的钛酸钡基压电光催化陶瓷主要包括：铌铅共掺杂，钯负载的二氧化钛/钛酸钡纳米异质结光催化剂，钛酸钡/铌酸钾复合压电光催化剂，以及钛酸钡/羟基氧化铁光催化剂等，但是上述在应用方面都是应用在光催化领域，现有的光催化光生电子和空穴容易复合，导致催化性能较低，现有的压电光催化，压电效应引用的是超声作为驱动力，超声在自然界中难以获得，在实际应用中难以达到专利报导的效果。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种二氧化钛包覆钛酸钡的核壳结构纳米线陶瓷的制备方法及其应用，通过两步水热法合成钛酸钡纳米线，并通过化学浴法在其表面生长二氧化钛壳层，构建钛酸钡@二氧化钛(BT@TiO₂)纳米线核壳结构利用压电陶瓷的压电效应对二氧化钛光生电荷的分离的促进作用，应用在压电-光催化降解有机染料领域，解决了上述背景技术中提到的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种二氧化钛包覆钛酸钡的核壳结构纳米线陶瓷的制备方法，包括如下步骤：

S1、将0.2～0.3M的二氧化钛粉末分散于8～12M氢氧化钠溶液中，磁力搅拌，超声，转移入反应釜中，再使用烘箱干燥；

S2、将经步骤S1所得产物用去离子水和无水乙醇冲洗3～5次，再置于烘箱烘干得到钛酸钠；

S3、将钛酸钠浸泡在稀盐酸中，室温下搅拌3～8h，然后用去离子水和无水乙醇冲洗至溶液pH为中性，得产物钛酸，再置于30～100℃烘箱中干燥；

S4、取八水合氢氧化钡分散于去离子水中，混合均匀后加入钛酸，超声后转移入反应釜，将反应釜放在180～220℃烘箱中反应6～12h，得到的产物钛酸钡纳米线；

S5、配置含硼酸和氟钛酸铵的混合溶液，再向溶液中加入钛酸钡纳米线，在一定温度环境下搅拌，然后用去离子水和无水乙醇冲洗干净，放入30～100℃烘箱烘干；

S6、将经步骤S5得到的产物置于马弗炉中升温到300～550℃保温，随炉冷却，得到二氧化钛包覆钛酸钡的核壳结构纳米线。

优选的，在步骤S1中，所述的磁力搅拌，超声具体是磁力搅拌80min，超声35min；所述的烘箱干燥是在200℃中反应24h。

优选的，所述步骤S2中烘箱的温度为70℃。

优选的，所述步骤S3中是将0.2～0.3M的钛酸钠浸泡在0.1～0.3M的稀盐酸中。

优选的，所述步骤S4中是取0.04～0.1M的八水合氢氧化钡分散于60～100ml去离子水中，混合均匀后加入8～12mM的钛酸。

优选的，所述步骤S5中硼酸、氟钛酸铵的摩尔比为2：1～4：1。

优选的，所述步骤S5中的在一定温度环境下搅拌具体是在60℃下搅拌40-120min。