CN104549274A - 一种制备复合纳米二氧化钛光催化材料的方法 - Google Patents

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Abstract

一种制备复合纳米二氧化钛光催化材料的方法，其特征在于它包括以下步骤：(1)配置溶液：将Cu离子(Cu2+)溶于水中，加入5-20ml浓度为25％的氨水，形成络合物，溶液pH值为10；(2)制备复合材料：向步骤(1)得到的溶液中加入0.01-0.05g碳材料，室温下搅拌2到5小时，然后再向其加入1-2g二氧化钛粉体，继续搅拌2到5小时；(3)烘干:100℃烘干5-12小时；(4)煅烧：350-500℃焙烧1-10小时；(5)获得纳米级复合二氧化钛光催化材料。优越性：制备的复合纳米二氧化钛光催化材料粒径小，具有可见光相应的特点，具有很好的催化性能；该方法操作简单，批量制备重复性好，且制备成本低廉。

Description

一种制备复合纳米二氧化钛光催化材料的方法
(一)技术领域：
本发明涉及一种工艺制备方法，特别是一种制备复合纳米二氧化钛光催化材料的方法。
(二)背景技术：
近年来，全球面临能源危机和环境污染的严峻挑战。光催化技术具有成本低、环境友好等特点，已经成为未来高新技术的新希望。在此背景下，人们对开发新型光催化材料表现出浓厚的兴趣。
1972年，日本东京大学Fujishima和Honda研究发现，利用TiO2单晶进行光催化反应可以使水分解成氢气和氧气。这一开创性工作标志着光电现象应用于光催化分解水制氢研究的全面启动。在过去几十年里，人们在光催化材料开发与应用进行了大量研究。以TiO2为例，揭示了晶体结构、表面羟基自由基和氧缺陷对量子效率的影响机制；采用元素掺杂、复合半导体以及光敏华等手段拓展其光催化活性到可见光相应范围；通过在其表面沉积贵金属纳米颗粒可以提高电子-空穴对的分离效率，提高其光催化活性。以TiO2为载体的光催化技术已经成功应用于废水处理、空气净化、自洁表面、染料敏华太阳电池以及抗菌等多个领域。
尽管人们对光催化的认识和应用取得了很大进步，但是目前对光催化作用机理的研究成果不足以指导光催化技术的大规模工业应用。另一方面，现有光催化材料的光响应范围窄，量子转化效率低，太阳能利用率低，依然是制约光催化材料应用的瓶颈。寻找和制备高量子效率光催化材料是实现光能转化的先决条件。
(三)发明内容：
本发明的目的在于提供一种制备复合纳米二氧化钛光催化材料的方法，该制备方法工艺简单，可以得到可见光相应的光催化材料。
本发明的技术方案：一种制备复合纳米二氧化钛光催化材料的方法，其特征在于它包括以下步骤：
(1)配置溶液：将Cu离子(Cu2+)溶于水中，加入5-20ml浓度为25％的氨水，形成络合物，溶液pH值为10；
(2)制备复合材料：向步骤(1)得到的溶液中加入0.01-0.05g碳材料，室温下搅拌2到5小时，然后再向其加入1-2g二氧化钛粉体，继续搅拌2到5小时；
(3)烘干:100℃烘干5-12小时；
(4)煅烧：350-500℃焙烧1-10小时；
(5)获得纳米级复合二氧化钛光催化材料。
本发明的优越性在于：制备的复合纳米二氧化钛光催化材料粒径小，具有可见光相应的特点，具有很好的催化性能；该制备方法操作简单，批量制备重复性好，且制备成本低廉。
(四)附图说明：
图1为本发明所涉复合纳米二氧化钛光催化材料催化分解水性能测试图。
(五)具体实施方式：
实施例1：一种制备复合纳米二氧化钛光催化材料的方法，其特征在于它包括以下步骤：
1)称取0.336g硝酸铜，加入10mL蒸馏水，待硝酸铜完全溶解后，再加入适量氨水与硝酸铜混合处理，加入氨水的量根据溶液pH值为10来调节；
2)制备复合材料：向步骤(1)得到的溶液中加入0.01g碳粉，搅拌两小时，然后再加入1g二氧化钛粉体，继续搅拌两小时；
3)烘干:用恒温干燥箱100℃烘干，5小时；
4)焙烧：用马弗炉350℃焙烧2小时获得复合纳米二氧化钛光催化材料。
实施例2：一种制备复合纳米二氧化钛光催化材料的方法，其特征在于它包括以下步骤：
1)称取0.336g硝酸铜，加入10mL蒸馏水，待硝酸铜完全溶解后，再加入适量氨水与硝酸铜混合处理，加入氨水的量根据溶液pH值为10来调节；
2)制备复合材料：向步骤(1)得到的溶液中加入0.02g碳粉，搅拌三小时，然后再加入2g二氧化钛粉体，继续搅拌四小时；
3)烘干:用恒温干燥箱100℃烘干，10小时；
4)焙烧：用马弗炉500℃焙烧1小时获得复合纳米二氧化钛光催化材料。
光催化分解水制氢性能测试，光催化反应在密闭的真空玻璃***内进行。催化剂(0.1克)在磁力搅拌下悬浮在反应溶液中。光照前,将体系内的空气抽空,整个反应在室温进行。光照模式为顶式照射法,光源为日本生产的氙灯,辐射波长大于300nm,功率为300W,工作电压为100V,电流为20A。产生的气体在真空***内通过空气循环泵混合均匀,氢气的量通过在线气象色谱进行检测。
从图1可以看到，只是二氧化钛的催化剂基本没有光催化性能，而实例1和实例2制备的催化剂具有很好的催化性能。

Claims (1)

1.一种制备复合纳米二氧化钛光催化材料的方法，其特征在于它包括以下步骤：
(1)配置溶液：将Cu离子即Cu2+溶于水中，加入5-20ml浓度为25％的氨水，形成络合物，溶液pH值为10；
(2)制备复合材料：向步骤(1)得到的溶液中加入0.01-0.05g碳材料，室温下搅拌2到5小时，然后再向其加入1-2g二氧化钛粉体，继续搅拌2到5小时；
(3)烘干:100℃烘干5-12小时；
(4)煅烧：350-500℃焙烧1-10小时；
(5)获得纳米级复合二氧化钛光催化材料。
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