[发明专利]一种PdO负载N、B共掺杂二氧化钛纳米管光催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种PdO负载N、B共掺杂二氧化钛纳米管光催化剂，所述二氧化钛以锐钛矿相纳米管阵列形式存在；所述钯以PdO的形式负载于二氧化钛纳米管表面，所述钯的表面原子浓度为0.1～0.2％；所述氮的表面原子浓度为1.0～2.0％，所述硼的表面原子浓度为0.3～0.5％。此外还公开了上述PdO负载N、B共掺杂二氧化钛纳米管光催化剂的制备方法。本发明通过将非金属和非金属共掺杂、以及与PdO负载相结合对TiO₂纳米管进行改性，同时解决光谱响应范围较窄及量子效率低的问题，从而明显提高了可见光利用率及量子效率，有助于在利用太阳光下的光催化及光电催化降解有机难降解污染物方面获得广泛应用。

技术领域

本发明涉及纳米二氧化钛光催化材料技术领域，尤其涉及一种PdO负载N、B共掺杂二氧化钛纳米管光催化剂及其制备方法。

背景技术

作为光催化材料的二氧化钛(TiO₂)纳米管阵列膜，因其具有比表面积大、电荷传递快、容易回收再利用等诸多优点而成为研究热点。但是，目前二氧化钛纳米管的光催化效率仍然太低，还远未达到实际应用的要求，主要在于以下两个方面的问题：一是，光谱响应范围较窄，TiO₂半导体的禁带宽度为3.2eV，只能对波长在390nm以下的紫外光产生响应，因而对太阳光的利用率比较低；二是，量子效率较低，TiO₂在光激发下产生的光生电子和空穴复合几率比较高，从而降低了TiO₂的光催化活性。

针对上述问题，近年来的研究热点是对二氧化钛进行掺杂或表面改性，以增强TiO₂对可见光的吸收，并抑制光生电子和空穴的复合，从而提高其可见光光催化活性。目前，现有技术在研究成果上虽然取得了一定的成效，但在实际生产应用中仍然难以满足实际需求，因此，仍需研发新型的二氧化钛纳米管光催化材料，以有效提高光催化效率的同时，有利于推广应用和发展。目前，尚未见到关于PdO负载N、B共掺杂二氧化钛纳米管光催化剂的报道。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有高光催化活性的PdO负载N、B共掺杂二氧化钛纳米管光催化剂，通过将非金属和非金属共掺杂、以及与PdO负载相结合对TiO₂纳米管进行改性，同时解决光谱响应范围较窄及量子效率低的问题，从而明显提高可见光利用率及量子效率，有助于在利用太阳光下的光催化及光电催化降解有机难降解污染物方面获得广泛应用。本发明的另一目的在于提供上述PdO负载N、B共掺杂二氧化钛纳米管光催化剂的制备方法。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

本发明提供的一种PdO负载N、B共掺杂二氧化钛纳米管光催化剂，所述二氧化钛以锐钛矿相纳米管阵列形式存在；所述钯以PdO的形式负载于二氧化钛纳米管表面，所述钯的表面原子浓度为0.1～0.2％；所述氮的表面原子浓度为1.0～2.0％，所述硼的表面原子浓度为0.3～0.5％。

进一步地，本发明所述氮原子进入二氧化钛晶格代替氧原子形成O-Ti-N键；所述硼原子以两种形式掺杂，分别是：进入二氧化钛晶格形成B-O-Ti键，其表面原子浓度为0.2～0.3％，以B₂O₃的形式负载于二氧化钛纳米管表面，其表面原子浓度为0.1～0.2％。

进一步地，本发明所述二氧化钛纳米管为生长于Ti-N合金片基体上的纳米管阵列。

本发明的另一目的通过以下技术方案予以实现：