[发明专利]一种全无机钙钛矿复合TiO2纳米线及其制备方法

说明书

本发明提供了一种全无机钙钛矿复合TiO₂纳米线及其制备方法，属于纳米复合新材料技术领域。具体制备方法的步骤为：通过水热法制备钛酸盐纳米线；对所制备的钛酸盐纳米线进行离子交换和晶化处理，得到TiO₂纳米线；对所制备的TiO₂纳米线进行全无机钙钛矿的复合，制备得到一种全无机钙钛矿复合的TiO₂纳米线。该复合材料充分发挥了TiO₂一维纳米结构的优势，明显拓宽吸收太阳光的波长范围，有效抑制光生载流子的复合，显著提高其光（电）催化活性。

技术领域

本发明属于纳米复合新材料技术领域，特别是涉及一种全无机钙钛矿复合TiO₂纳米线及其制备方法。

背景技术

在众多的光敏材料中，TiO₂纳米材料因其造价低，性质稳定，可重复利用等优点，备受关注。在一维纳米材料中，TiO₂纳米线因其内部结构不存在晶界等优点，使得电子-空穴对易于分离，从而表现出更好的光催化性能。

制备TiO₂纳米线可以利用水热法，此法操作简单，对设备没有严格的要求，制备得到的TiO₂纳米线形貌均一。但是TiO₂本身的禁带较宽，这导致TiO₂纳米材料光电转换效率低，因此需要寻找切实可行的方法对TiO₂纳米线进行改性处理。

TiO₂纳米线常用的改性方法有离子掺杂、贵金属沉积以及半导体复合等，其中钙钛矿半导体材料因其结构较稳定、禁带较窄、光吸收波长范围宽且太阳能利用率高等优点，成为半导体复合TiO₂纳米线中可利用的半导体材料之一。

发明内容

本发明针对传统改性方法的缺陷，通过水热法制备钛酸盐纳米线，然后对所制备的钛酸盐纳米线进行离子交换和晶化处理，得到TiO₂纳米线，最后再实现全无机钙钛矿复合，制备得到一种全无机钙钛矿复合的TiO₂纳米线。

具体的，本发明提供了一种全无机钙钛矿复合TiO₂纳米线的制备方法，具体按照以下步骤实施：

S1：通过水热法制备钛酸盐纳米线；

S2：对所制备的钛酸盐纳米线进行离子交换和晶化处理，制备得到TiO₂纳米线；

S3：对所制备的TiO₂纳米线与全无机钙钛矿复合，制备得到一种全无机钙钛矿复合的TiO₂纳米线。

优选地，S1的具体步骤为：

S11：将钛白粉加入10mol/L左右的氢氧化钠或氢氧化钾溶液中，搅拌均匀，得到混合溶液；

S12：将混合溶液移入水热釜中，将水热釜加入电热干燥箱中于100~200℃下保温5~30h，刮出水热釜底部沉淀，清洗后离心10~20min，充分干燥得到钛酸盐纳米线。

更优选地，S2的具体步骤为：

将钛酸盐纳米线加入1mol/L左右的盐酸溶液中浸泡2~10h，得到水合钛酸纳米线。将制备的钛酸纳米线用去离子水洗涤，离心，重复多次，直至PH值为中性，再用无水乙醇洗涤、离心，重复多次后，将沉淀移入表面皿中，于60~85℃下干燥2~5h，得到粉状样品，再将其于350~600℃下热处理2~3h，得到晶化处理后的TiO₂纳米线。

更优选地，S3的具体步骤为：