[发明专利]一种二氧化钛/三氧化二钛纳米复合材料的原位合成方法

说明书

一种二氧化钛/三氧化二钛纳米复合材料的原位合成方法，本发明涉及半导体复合材料的制备方法领域。它是要解决现有的催化剂载流子寿命较短、成本较高的技术问题。本方法：首先将商业化的Ti₂O₃依次进行水热、酸洗和煅烧处理，即可得到TiO₂/Ti₂O₃纳米复合材料催化剂。其中，通过对商业化的Ti₂O₃进行处理，可以在Ti₂O₃纳米颗粒表面原位生长出具备锐钛矿和金红石混合相的TiO₂纳米管。本发明原位合成的TiO₂/Ti₂O₃纳米复合材料用于光解水制氢的催化反应中。

技术领域

本发明涉及半导体复合材料的制备方法领域。

背景技术

随着社会的不断发展，一些在人类生活中起着重要作用的不可再生能源如煤炭、天然气和石油等这些，正在不断的减少，甚至濒临枯竭。同时这些化石燃料在燃烧使用的过程中，会释放很多氮氧化物、硫氧化物和碳氧化物等空气污染物，使全球气候发生变化，严重影响着人类的健康问题。因此，寻找可再生、清洁的能源，成了当今世界迫在眉睫的任务和使命。通过光催化水分解产生大量的氢，在这个催化过程中，只涉及到质子、能量和水之间的转化，并没有产生任何的副产物和污染物。因此，光催化过程对于能量和环境方面做出了极大的贡献。而制备催化剂，有效的吸收太阳光，促进水分解成为了具有挑战的任务。二氧化钛由于其稳定、无毒和价格低廉的优势备受研究者们的关注，但由于其带隙较宽，载流子寿命较短，很大程度上限制了其应用。Ti³⁺自掺杂获得的TiO₂虽然在一定程度上增强了TiO₂在可见光区域的吸收，并且促进了光生电子和空穴的分离。但是它在制备的过程中，通常会使用高温高压和其它的还原剂等条件。因此，将几种具备不同带隙的钛的氧化物复合在一起，使材料更好的吸收太阳能光谱，并且促进电子空穴分离，缩短载流子的寿命，是一项比较有意义的工作。

发明内容

本发明要解决现有的催化剂载流子寿命较短、成本较高的技术问题，而提供一种TiO₂/Ti₂O₃纳米复合材料的原位合成方法。

一种TiO₂/Ti₂O₃纳米复合材料的原位合成方法，具体按以下步骤进行：

一、将Ti₂O₃纳米颗粒分散在NaOH溶液中，超声均匀，然后转移至聚四氟乙烯反应釜中，在温度为140～180℃保持48～60h；冷却到室温，得到钛酸盐粉末；

二、将步骤一得到的钛酸盐粉末用去离子水洗涤干净，再加入到HCl溶液中，搅拌2h～10h，清洗干燥，装入真空管中，在温度为400～600℃煅烧2～6h，即可得到所述TiO₂/Ti₂O₃纳米复合材料。

本发明的有益效果是：本发明以商业化的Ti₂O₃纳米颗粒为前躯体，通过对其进行水热、酸洗和煅烧处理，就可以得到催化性能优异的TiO₂/Ti₂O₃纳米复合材料催化剂。