[发明专利]一种载Ag二氧化钛纳米管的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种载Ag二氧化钛纳米管的制备方法。

背景技术

TiO₂作为一种重要的无机材料,在工业领域有着广泛的应用。自1972年Fujishima报道了在光电池中受到辐照的TiO₂半导体电极上可以发生持续的水氧化还原反应后,TiO₂半导体材料光催化氧化技术得到迅速发展,特别是在光催化降解环境有机污染物领域引起了研究者极大的关注。相对于TiO₂纳米粉体,二氧化钛纳米管(TNTs)具有更大的比表面积、特殊的表面区域和孔体积,而表现出独特的物理化学性质,因而在光电转换和光催化领域具有诱人的应用前景。

常用的制备TNTs的方法有模板法、电化学阳极氧化法和水热法。其中水热法具有操作容易、设备简单、过程易控制,制得的纳米管形貌均一、孔径小等优点,被广泛用于TNTs的制备。但是TNTs具有较大的禁带宽度,光吸收只是限于紫外范围,而且光生电子-空穴易重新复合,这些都影响其对太阳能的利用率,从而使得TNTs不能满足实际需要。有研究表明,用贵金属在TiO₂纳米粒子表面沉积,能促进电子-空穴的有效分离,显著提高TiO₂的光催化活性。因此,若在TNTs表面沉积粒子尺寸适宜的贵金属,结合光生电荷载流子在一维纳米结构材料中的特殊输运机制,有望研制出高性能的光催化剂。

国内外此类研究刚刚开始，以金红石相TiO₂粉体为原料,采用水热法合成二氧化钛纳米管(TNTs),利用低温振荡多元醇法制得表面负载Ag纳米粒子的二氧化钛纳米管(Ag/TNTs),重点研究了Ag纳米粒子沉积对TNTs光催化性能等的影响.本研究为贵金属量子点沉积TNTs的大规模应用做出了有益的探索。

发明内容

针对上述问题，弥补现有技术的不足，提供了一种载Ag二氧化钛纳米管的制备方法；本发明以金红石相二氧化钛(TiO₂)粉体为原料,采用水热法合成了二氧化钛纳米管(TNTs),在碱性条件下与AgNO₃的乙二醇溶液反应,得到表面载Ag的二氧化钛纳米管(Ag/TNTs)Ag/TNTs；可见光区域表现出较强的吸收,光催化降解甲基橙实验结果表明,Ag/TNTs的光催化活性较金红石相二氧化钛粉体和纯TNTs有着显著的提高。

为实现上述目的，本发明的技术方案概述如下。

一种载Ag二氧化钛纳米管的制备方法，包括如下步骤：

（1）取2g金红石相纳米TiO₂原料和80mLNaOH溶液(10mol·L-1)混和均匀后,移入带聚四氟乙烯内衬的100mL的高压釜中，密封后置于烘箱内,在110℃下加热24h。

（2）然后在室温下自然冷却,用去离子水将产物洗至中性,然后再加入0.1mol·L-1HCl溶液,超声分散3min,用蒸馏水洗至中性,过滤后在烘箱

中60℃干燥,产物置于干燥器中密封保存。

（3）将0.2g制得的TNTs置于100mL平底烧瓶中,加入20mL乙二醇,加入少量NaOH溶液,调节pH值等于8,超声分散30min,然后加入5mL饱和AgNO₃无水乙醇溶液,置于50℃下恒温水浴震荡8h,室温冷却,用无水乙醇洗涤后,

在烘箱中50℃下干燥后,得到黑褐色样品置于干燥器中密封保存。

（4）在250mL的石英反应器中加入0.1gAg/TNTs样品和200mL甲基橙溶液(20mg·L-1),在黑暗条件下充分搅拌15min,使甲基橙达到吸附饱和(标记为C0),

然后置于250W高压汞灯下持续光照(主发射波长为365nm)进行反应,每隔一段时间取出样品。

本发明的有益效果：

本发明一种载Ag二氧化钛纳米管的制备方法以金红石相TiO₂粉体为原料,采用水热法合成了二氧化钛纳米管(TNTs),其管长大于100nm,内径和外径分别为6和10nm。然后在碱性条件下,利用低温振荡多元醇法,得到了表面负载单质Ag的二氧化钛纳米管(Ag/TNTs)。经Ag表面修饰后,纳米管的晶型结构没有发生明显变化,Ag粒子粒径约为4nm,且在纳米管表面分布均匀。与TNTs相比,Ag/TNTs样品在可见光区域出现了较强的吸收。光催化降解甲基橙溶液结果表明,Ag/TNTs催化剂的催化性能明显大于金红石相TiO₂和TNTs。

具体实施方式

实施例1