[发明专利]异质结二氧化钛/钛酸镁钠光催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于光催化技术领域，具体涉及一种异质结TiO₂/Na_0.9Mg_0.45Ti_3.55O₈光催化剂及其制备方法。

背景技术

半导体材料钛酸镁钠(Na_0.9Mg_0.45Ti_3.55O₈)是1989年通过高温固相合成，即先将MgO和TiO₂在1000～1200℃下反应制备成MgTiO₃和MgTiO₅，然后将MgTiO₃、MgTiO₅、Na₂CO₃三种物质在800～1000℃加热3～5小时，制备成Na_0.9Mg_0.45Ti_3.55O₈。该方法反应温度高、反应时间长，且制备的Na_0.9Mg_0.45Ti_3.55O₈晶体粒度较大、纯度低，提纯难度大。

公开号为CN104084184A中国发明专利申请中提供了一种水热法制备半导体Na_0.9Mg_0.45Ti_3.55O₈的方法，反应条件较高温固相法温和且反应时间短，该材料用于光催化降解亚甲基蓝染料和玫瑰红B的催化活性较商用二氧化钛P25提高了3倍左右。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种催化活性好、能级匹配成功的新型异质结TiO₂/Na_0.9Mg_0.45Ti_3.55O₈光催化剂，以及该光催化剂的制备方法。

解决上述技术问题所采用的技术方案是该异质结TiO₂/Na_0.9Mg_0.45Ti_3.55O₈光催化剂由下述方法制备得到：

将MgO、TiO₂、NaOH加入去离子水中，混合均匀，所得混合液中NaOH的浓度为1mol/L、TiO₂的浓度为0.059mol/L、MgO的浓度为0.019～0.042mol/L，在密闭条件下，300～320℃水热反应60～120分钟，所得产物用去离子水和无水乙醇洗涤至中性，干燥，得到异质结TiO₂/Na_0.9Mg_0.45Ti_3.55O₈光催化剂。

本发明进一步优选：将MgO、TiO₂、NaOH加入去离子水中，混合均匀，所得混合液中NaOH的浓度为1mol/L、TiO₂的浓度为0.059mol/L、MgO的浓度为0.030mol/L，在密闭条件下，300℃水热反应60分钟，所得产物用去离子水和无水乙醇洗涤至中性，干燥，得到异质结TiO₂/Na_0.9Mg_0.45Ti_3.55O₈光催化剂。

本发明的异质结TiO₂/Na_0.9Mg_0.45Ti_3.55O₈光催化剂采用水热法制备而成，制备方法简单，所得光催化剂均一性和分散性好，其中TiO₂和Na_0.9Mg_0.45Ti_3.55O₈实现了晶格层面结合，形成完美的异质结，异质结的形成对催化过程中光生电子-空穴对的复合起到很好的抑制作用，延长了电子-空穴对的寿命，进而大幅提高复合物的光催化活性，其应用于处理工业废水中常见的有机染料罗丹明B，显示出降解快速和彻底的优异性质，与纯物质Na_0.9Mg_0.45Ti_3.55O₈相比，催化活性明显增强。应用性得到很大提高，为处理工业废水、净化环境提供一种优异候选材料。