[发明专利]一种铜-银双掺杂TiO2光催化材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于光催化材料技术领域，具体涉及一种铜-银双掺杂TiO₂光催化材料及其制备方法。 

背景技术

日益严重的环境污染，已经严重地影响了人类的生活和发展。光催化技术以其室温反应和可直接利用太阳能作为光源来驱动反应等独特性能，成为一种理想的环境污染治理技术和洁净能源生产技术。由于纳米TiO₂光催化剂具有较大的比表面积、较高的光化学稳定性、较强的氧化还原性及无毒、低成本等优点，有效地利用它，有望解决日益严重的环境污染问题。 

然而，由于TiO₂的能隙为3.2eV，只能吸收波长小于387nm的光子，而到达地球表面的太阳光中紫外光辐射部分只占了整个太阳光能谱的4％左右，因此TiO₂利用太阳光的效率受到很大限制。另外，载流子中光生电子和空穴(e^-和h⁺)的复合率高，量子利用率低，这极大程度地降低了光催化效率。 

因此探究TiO₂改性，更大限度的提高其对太阳光的吸收率及对污染物的降解程度,对于节约能源、环境保护都具有十分重大的意义。目前，研究者们主要通过贵金属沉积、离子掺杂、复合半导体、有机染料敏化等手段来改善TiO₂的光催化性能，提高其光催化效率。其中离子掺杂是最普遍的方法，采取TiO₂与过渡金属离子掺杂的方式，可增加其降解性能，大大提高TiO₂光催化活性，进而提高其对多种有机废水的降解能力。 

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的缺陷和不足，提供一种扩大TiO₂的可见光响应范围，减小电子和空穴的复合率，从而提高其在太阳光下的光催化性能的铜-银双掺杂TiO₂光催化材料及其制备方法。 

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案： 

本发明的铜-银双掺杂TiO₂光催化材料的Ti：Cu：Ag摩尔比为1：(0.02～0.07)：(0.01～0.04)。 

本发明份光催化材料制备方法，包括以下步骤： 

步骤1)，将分析纯的无水乙醇、酞酸丁酯、冰乙酸均匀混合，得到A溶液； 

步骤2)，将分析纯的无水乙醇、去离子水、硝酸铜晶体、硝酸银均匀混合，并将溶液pH值调节至3～5，得到B溶液； 

步骤3)，快速搅拌下，按Ti：Cu：Ag摩尔比为1：(0.02～0.07)：(0.01～0.04)，将B溶液逐滴加入A溶液中，搅拌均匀后形成前驱体溶胶，将所得前驱体溶胶陈化后形成凝胶，然后恒温烘干，再将烘干后的干凝胶研磨成粉体； 

步骤4)，将步骤3)所得粉体使用马弗炉在400～600℃煅烧1～3h，即得到铜-银双掺杂TiO₂光催化材料。 

进一步的，步骤1)所述无水乙醇、酞酸丁酯、冰乙酸按摩尔比(10～20)：1:(1～5)的比例均匀混合。 

进一步的，步骤2)所述无水乙醇、去离子水、硝酸铜晶体、硝酸银按摩尔比为(1～2):1：(0.0018～0.0119)：(0.00096～0.0068)的比例混合均匀。 

进一步的，步骤3)所述A、B溶液混合，A溶液中钛酸丁酯与B溶液中去离子水的摩尔比为1：(5～10)。 

进一步的，步骤2)所述调节溶液pH值采用浓度为2～4mol/L的硝酸水溶液。 

进一步的，步骤2)所述硝酸铜晶体采用三水合硝酸铜晶体。 

进一步的，步骤3)所述陈化处理为在空气中陈化24～48h。 

进一步的，步骤3)所述恒温烘干的温度为80～100℃，时间为12～20h，所述烘干采用恒温干燥箱。