[发明专利]一种二氧化钛/偏钒酸银复合光催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明属于功能材料领域，具体涉及一种二氧化钛/偏钒酸银复合光催化剂的制备及其应用。该复合光催化剂是由二氧化钛纳米片复合在一维带状的偏钒酸银上组成的，在制备过程中采用两步水热法合成二氧化钛/偏钒酸银复合光催化剂。与二氧化钛和偏钒酸银相比，二氧化钛/偏钒酸银复合光催化剂的光催化活性得到明显提高。二氧化钛/偏钒酸银复合光催化剂具有制备方法简单、条件易控和光催化活性好等优点，是一种新型光催化剂并成功应用在染料降解。

技术领域

本发明属于功能材料领域，具体是光催化领域，涉及一种二氧化钛/偏偏钒酸银复合光催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

二氧化钛因其具有光学、物理化学稳定性、环境友好、成本效益低和易获取等优点成为广泛应用的光催化剂之一。但是由于二氧化钛的光响应范围狭窄、电子-空穴复合率高和相对较小的量子效率导致其光催化活性较低。为了提高二氧化钛的光催化活性，可以通过与其它半导体进行复合形成异质结结构，降低电子-空穴的复合效率，从而提高光催化活性。

偏钒酸银具有较窄的带隙和良好的可见光吸收能力是一种理想的光催化剂，因此将偏钒酸银和二氧化钛进行复合形成异质结结构，提高可见光吸收能力和电子-空穴分离效率以此来提高光催化活性。

发明内容

本发明目的在于提供一种二氧化钛/偏钒酸银复合光催化剂及其制备方法和应用，其中获得的二氧化钛/偏钒酸银复合光催化剂通过二氧化钛纳米片复合在一维带状的偏钒酸银上，形成p-n异质结结构，提高光生电子-空穴的分离效率来达到对染料废水的有效降解。

为了达到上述目的，本发明采取技术方案如下：

一种二氧化钛/偏钒酸银复合光催化剂，所述的二氧化钛/偏钒酸银复合光催化剂是二氧化钛纳米片复合在一维带状的偏钒酸银上。

进一步地，二氧化钛占偏钒酸银的质量百分比为4 %～10 %。

上述二氧化钛/偏钒酸银复合光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）将含钛化合物和含氟化合物进行充分搅拌形成溶液A。

（2）将溶液A进行水热反应，反应完成待冷却后，将沉淀物进行洗涤，洗去多余离子，进行干燥得到二氧化钛纳米片。

（3）将一定含量的二氧化钛纳米片和含银化合物加入到分散剂中，通过超声处理使之混合均匀形成溶液B；将含钒化合物加入到分散剂中，进行搅拌形成溶液C；将溶液C加入到溶液B，继续搅拌一段时间，将溶液B转移到水热反应釜进行水热反应，待冷却至室温进行离心洗涤，干燥后得到二氧化钛/偏钒酸银复合光催化剂。

进一步地，步骤（1）含钛化合物为钛酸四丁酯，用量为5 mL，含氟化合物为氢氟酸，用量为0.4~0.8 mL。步骤（2）水热反应条件为180℃，24 h。步骤（3）二氧化钛纳米片的用量为0.005 g~0.02 g，含银化合物为硝酸银，分散剂为超纯水，溶液B硝酸银含量为0.05 mol/L。含钒化合物为偏钒酸钠，溶液C偏钒酸银含量为0.05 mol/L。继续搅拌的时间为30 min，水热反应温度为150℃~180℃，时间为6 h~24 h。

上述二氧化钛/偏钒酸银复合光催化剂在降解染料废水中的应用，具体是将二氧化钛/偏钒酸银复合光催化剂与染料废水混合，在黑暗中进行搅拌，待吸附平衡后。在光照条件下进行光催化反应，完成对染料废水的降解。

进一步地，二氧化钛/偏钒酸银复合光催化剂的投加量为0.4 g/L，染料废水为罗丹明B废水，罗丹明B浓度为15 mg/L。搅拌时间为1h，光照条件为500 W的氙灯，光催化反应时间为80 min。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果: