[发明专利]一种具有极低带隙的铜掺杂TiO2

说明书

本发明公开一种具有极低带隙的铜掺杂TiO₂纳米颗粒的制备方法，CuCl₂•2H₂O放入水中，得到A液；在磁力搅拌条件下，在A液中滴加四正丁醇钛，滴加完毕后继续搅拌得到B液；在B液中滴加硝酸，滴加完毕后继续搅拌得到C液；C液干燥后在420℃~460℃保温1~2h，得到具有极低带隙的铜掺杂TiO₂纳米颗粒；本发明制备得到的铜掺杂TiO₂纳米颗粒具有很好的光催化活性，在污染物降解之类的环境保护方面具有重要的应用价值。

技术领域

本发明涉及一种具有极低带隙的铜掺杂TiO₂纳米颗粒的制备方法，属于光谱学领域。

背景技术

由于TiO₂具有良好的商用性能、光学和电子性能、化学稳定性和低毒性等优点，作为多相催化剂或半导体得到了广泛的研究。为了拓宽TiO₂在这些领域的应用范围，掺杂改性成为最重要的手段之一。例如，以下元素被用作光催化剂应用的掺杂元素：Fe，Cr，C，N，Bi。在光谱应用领域，掺杂TiO₂半导体在染料敏化太阳能电池中的应用研究中有Ni、V、Yb等被用作掺杂元素。其中，Cu掺杂在不同的应用中被普遍的运用，制备方法分为三类：（1）通过工业制造的TiO₂浸渍方法合成获得二氧化钛，（2）通过一个含Cu元素的前驱体获得TiO₂（3）溶胶-凝胶制备方法。对于各种实验中Cu- TiO₂样品，在某些情况下带隙能量都已给出。例如，使用湿浸渍方法，其带隙能量值较高，在2.40eV~2.83eV之间，Cu掺杂量在2%~10%之间，制备带隙能量值低的铜掺杂TiO₂还未见报道。

发明内容

本发明提供一种具有极低带隙的铜掺杂TiO₂纳米颗粒的制备方法，具体包括以下步骤：

（1）将2~8g的CuCl₂•2H₂O放入100mL的温度为2~5℃的水中，得到A液；

（2）在磁力搅拌条件下，在步骤（1）的A液中滴加45~50mL四正丁醇钛，滴加完毕后继续搅拌30~40min，得到B液；

（3）在步骤（2）的B液中滴加4~6mL硝酸，滴加完毕后继续搅拌30~40min，得到C液；

（4）步骤（3）的C液50~60℃真空旋转吸盘干燥，然后加热至90~100℃干燥直到完全消除水分；

（5）步骤（4）的产物在420℃~460℃保温1~2h，得到具有极低带隙的铜掺杂TiO₂纳米颗粒。

步骤（2）磁力搅拌转速为1400~1600rpm。

步骤（2）四正丁醇钛的滴加速度为0.3~0.6mL/s。

步骤（3）硝酸的质量分数为60~70%，硝酸的滴加速度为0.1~0.2mL/s。

本发明制备的铜掺杂TiO₂纳米颗粒带隙能极低，而且可见光吸收率比之前未掺杂铜的TiO₂样品吸收率提高了3%~5%，该铜掺杂TiO₂样品污染物降解之类的环境保护方面具有重要的应用价值。

附图说明

图1为实施例1制备的铜掺杂TiO₂的TEM图像；

图2为结晶TiO₂和实施例1~3制备得到的铜掺杂TiO₂的XRD图谱（图中曲线从上往下分别是未掺杂TiO₂和实施例1、实施例2、实施例3制备的铜掺杂TiO₂）；