[发明专利]一种二氧化钛/羟基磷灰石复合光催化材料、制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种二氧化钛/羟基磷灰石复合光催化材料，该复合光催化材料的结构包括：二氧化钛包覆在羟基磷灰石表面；所述二氧化钛为锐钛矿型，粒径为5‑20nm，羟基磷灰石为片状，长度为0.5‑2μm。本发明的复合光催化材料具有好的结构稳定性以及优异的光催化降解性能。本发明还公开了该二氧化钛/羟基磷灰石复合光催化材料的制备方法及应用。

技术领域

本发明涉及光催化材料领域。更具体地，涉及一种二氧化钛/羟基磷灰石复合光催化材料、制备方法及应用。

背景技术

开发高效的方法来控制环境污染是科学家们面临的主要挑战之一。不论在空气中还是在溶液中，二氧化钛光催化剂具有非常高的氧化有机污染物的效率，且具有普适性。二氧化钛作为光催化剂，其化学性质稳定、无毒，在废水处理、空气净化、抗菌、自清洁、防紫外等领域得到广泛的应用。但由于材料本身的一些缺陷，如在使用中易团聚、对有害气体及有机污染物的吸附性较差，致使光催化性能达不到理想状态。因此，在应用面上存在一定的局限性。

羟基磷灰石对有机污染物有很强的吸附作用，并且无毒，无害，近年来，对羟基磷灰石/二氧化钛复合材料的研究一直不断。目前，已经有人尝试用不同的方法制备羟基磷灰石/二氧化钛复合材料，如：T Kasuga.等采将纳米二氧化钛粉体浸泡在模拟体液中，在紫外光的照射条件下，诱导沉积羟基磷灰石于其表面，但需要长达一个月的沉积时间，而且沉积羟基磷灰石量比较少，实验条件复杂苛刻，难以制备出理想的复合材料。Taoda等在二氧化钛表面包覆了羟基磷灰石，从而提高了二氧化钛杀菌、除臭等功能。那驰等合成了二氧化钛/羟基磷灰石中空复合微球，这二氧化钛/羟基磷灰石复合微球表现了不同的吸附性能及紫外光催化性能。徐侃等采用化学合成方法将羟基磷灰石包覆在二氧化钛微晶颗粒的表面,形成颗粒尺寸均匀、约为100nm的二氧化钛/羟基磷灰石复合物。但是，以上研究均需要随后的热处理以得到结晶态的二氧化钛，不利于得到纳米复合材料。

针对以上问题，需要提供一种新的二氧化钛/羟基磷灰石复合光催化材料及制备方法。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种二氧化钛/羟基磷灰石复合光催化材料。该复合光催化材料中二氧化钛均匀度的分散包覆在羟基磷灰石表面，该复合光催化材料具有好的结构稳定性以及优异的光催化降解性能。

本发明的第二个目的在于提供一种二氧化钛/羟基磷灰石复合光催化材料的制备方法，该制备方法简单，制备得到的复合光催化材料中二氧化钛均匀的分散负载在羟基磷灰石表面，克服了二氧化钛易团聚的问题。同时该制备方法制备得到的光催化材料的稳定性好，二氧化钛与羟基磷灰石间的结合强度高，且充分发挥纳米羟基磷灰石吸附和二氧化钛光催化协同作用能力，获得更好的光催化效果，克服了二氧化钛作为光催化材料时吸附性较差的问题。利用羟基磷灰石的强吸附能力，再经由二氧化钛进行光催化降解，形成吸附-分解的动态机制，在一定程度上弥补了二氧化钛吸附能力弱的缺陷，有利于提高二氧化钛的光催化效率和使用寿命，并拓展了其应用范围。

本发明的第三个目的在于提供一种二氧化钛/羟基磷灰石复合光催化材料在光催化降解废水中的应用。

为达到上述第一个目的，本发明提供一种二氧化钛/羟基磷灰石复合光催化材料，所述复合光催化材料的结构包括：二氧化钛包覆在羟基磷灰石表面；所述二氧化钛为锐钛矿型，粒径为5-20nm，羟基磷灰石为片状，长度为0.5-2μm。

优选地，所述二氧化钛与羟基磷灰石的摩尔比为1:0.3-3，此时的复合光催化材料的光催化降解亚甲基蓝的效果更明显；优选为1:1-3，此时，前述效果更佳。

其中，所述复合光催化材料中二氧化钛对羟基磷灰石的包覆程度可达到98％以上。包覆程度为98％以上是指羟基磷灰石表面的覆盖面积达到羟基磷灰石面积的98％以上。

为达到上述第二个目的，本发明提供一种二氧化钛/羟基磷灰石复合光催化材料的制备方法，该方法包括如下步骤：