[发明专利]一种SrTiO3

说明书

本发明公开了一种SrTiO₃/TiO₂异质外延光催化剂及其制备方法与应用，包括如下步骤：采用硫酸氧钛和氢氟酸进行水热反应，制得微米级TiO₂单晶；将所述微米级TiO₂单晶分散于溶剂中，在惰性气氛中，与氢氧化锶、碱液、聚乙二醇和水进行水热反应，TiO₂与氢氧化锶摩尔比为0.5‑2:0.5‑2，在微米级TiO₂的{001}和/或{101}晶面生长SrTiO₃介晶。SrTiO₃/TiO₂‑0.5h外延异质结是在TiO₂{001}晶面拓扑外延生长SrTiO₃介晶而成，其中，(1)SrTiO₃和TiO₂{001}晶面高度有序的外延界面可以减少异质结的界面缺陷，提高载流子寿命；(2)匹配的能带结构为高效载流子传输提供了额外的驱动力；(3)有序的介晶上部结构增加了活性位点，使相邻纳米颗粒之间的电荷转移成为可能。

技术领域

本发明属于单晶异质外延介晶材料制备和光催化技术领域，具体涉及一种SrTiO₃/TiO₂异质外延光催化剂及其制备方法与应用，该催化剂可应用于光催化降解四环素的反应。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

四环素是家禽类和水产养殖业最常使用的抗生素之一。近年来，四环素的滥用对水体环境及人类健康造成了巨大的威胁。利用清洁、高效的光催化技术降解水体中的四环素是一种有效的净水方法。

二氧化钛(TiO₂)是应用最为广泛的光催化材料之一。因其具有良好的化学稳定性、无毒、良好的光电性能以及价格低廉而受到广泛关注。其中，十面体二氧化钛单晶因其具有高活性晶面，促进了电子-空穴分别向{101}和{001}晶面迁移，从而促进了载流子的分离。然而，由于TiO₂具有大量的体块缺陷、较弱的表面吸附能力以及体块内载流子易重组等缺点，导致其光催化活性并不太理想。钛酸锶(SrTiO₃)是一种钙钛矿结构的半导体，其较高的导带位置有利于电荷向电子受体TiO₂的有效转移，从而形成电荷传输网络。但是，由于TiO₂空间三维各个方向的晶格常数差距较大，当二氧化钛与钛酸锶晶格结构相差较大时，就会不可避免的在界面处形成大量的缺陷和位错，影响异质结的稳定性，限制材料的光催化活性。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种SrTiO₃/TiO₂异质外延光催化剂及其制备方法与应用，以及该材料在光降解四环素中的应用。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明提供一种SrTiO₃/TiO₂异质外延光催化剂的制备方法，包括如下步骤：

采用硫酸氧钛和氢氟酸进行水热反应，制得微米级TiO₂单晶；

将所述微米级TiO₂单晶分散于溶剂中，在惰性气氛中，与氢氧化锶、碱液、聚乙二醇和水进行水热反应，TiO₂与氢氧化锶摩尔比为0.5-2:0.5-2，在微米级TiO₂的{001}和/或{101}晶面生长SrTiO₃介晶。

第二方面，本发明提供一种SrTiO₃/TiO₂异质外延光催化剂，由所述制备方法制备而来。

第三方面，本发明提供所述SrTiO₃/TiO₂异质外延光催化剂在光催化降解四环素中的应用。