[发明专利]一种TiO2

说明书

本发明涉及光催化、电催化技术领域，公开了一种配位法制备TiO2‑铜酸钕纳米催化粉体的制备方法及其应用，采用配位法制备纳米催化粉体，该方法制备的TiO2‑铜酸钕纳米光催化、电催化粉体纯度高，粒度小且均匀，比表面积大，不仅可以光催化降解有机物孔雀石绿还可以在电催化水解产氢、产氧方面具有潜在的应用空间。本发明提供的制备方法，简单易操作，成本低，颗粒细小，不会引入杂质或造成金属物料损失，配位法能保证析出物中金属离子的化学计量比，能推广应用于工业化生产。

技术领域

本发明属于光催化、电催化材料技术领域，具体涉及一种TiO₂-铜酸钕纳米催化粉体的制备方法。

近年来，随着人们生活水平的不断提高和科技的快速发展，环境污染和破坏问题越来越严重。通过各种方式进入人体的化学物质的种类和数量也在迅速增加，对水环境造成严重污染。一般来说，由于有机染料、卤化物、酚类和农药的存在，废水很难被降解。而且，相当一部分的有机污染物会引起癌症或引起基因突变，这对人类健康是一个巨大的威胁。环境污染和破坏问题已成为全球关注的问题，这已成为各国政府迫切需要解决的问题。

光催化氧化法是在光中使用催化剂，产生强氧化氢氧自由基和其他活性物质，有机分子中染料的氧化降解，将转化为水、二氧化碳和其他无机分子，最终达到脱色的目的。早在1972年，研究表明使用紫外线照射二氧化钛电极可以使水产生氢气和氧气。光催化氧化技术处理印染废水已成为一种新的发展前景。该技术能有效地破坏有机污染物的稳定和难以降解的结构，具有显著的效率和节能、降解等优点。几乎所有的有机物都可以在光催化的条件下完全转化为简单的无机物质、水和二氧化碳。

通过不同方法制备的光催化剂在形态，物理和化学性质，粒度，尺寸等方面有很大的差异。因此，许多研究人员试图找到合适的光催化剂制备方法。通过不同领域学者的不懈努力，已经发现了许多制备光催化剂的方法。主要方法有：高温固相法、熔盐法、高能球磨法、溶胶凝胶法、水热法。

本专利采用配位化合法制备TiO2-铜酸钕纳米催化粉体。利用金属阳离子与有机溶剂反应，使金属离子与配位体以配位键的形式相结合，从而形成具有一定组成或空间构型的配位离子。

目前，铜酸钕现有的制备方法并不令人满意，存在着制备过程复杂不易推广、所得产品性能不佳等问题。本发明所提供的制备方法，不仅可以解决上述问题，还将TiO2纳米粉体同时包覆在配位法制备的的Nd₂CuO₄纳米粉体上，制备出的粉体纯度高、粒度均匀、可控性好、性能优异。此外，本专利制备的纳米粉体，在降解水体中有害的有机物孔雀石绿有非常好的效果，并且在电催化水解产氢、产氧方面具有潜在的应用空间。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种TiO₂-铜酸钕纳米催化粉体的制备方法。本发明制备的粉体具有粉体纯度高、粒度均匀、可控性好、性能优异，制备的铜酸钕纳米粉体不仅可作为降解水体中有害的有机物孔雀石绿还可用于电解水产氢产氧的催化剂。

具体技术方案如下：

一种TiO₂-铜酸钕纳米催化粉体的制备方法，包括以下步骤：

(1)按照Nd₂CuO₄中Cu与Nd的化学计量比称取Cu的可溶性盐和Nd的可溶性盐，溶于去离子水中，混合均匀，得到溶液A；

(2)在溶液A中加入一定量的乙腈和一定量的3-4吡啶二羧酸，将溶液于 60～90℃加热并搅拌2～3h，得到溶液B；

(3)用移液枪加入浓度为1mol/L的碱液到溶液B中，搅拌直至溶解，制备成溶液C；

(4)将溶液C放进烘箱，在120℃-150℃的温度条件下，恒温反应3-6小时后，空气中冷却至室温；待溶液体系稳定后，将所得混合溶液进行过滤，所得固体用水洗涤2-4次，得到片状晶体，将得到的晶体放入液氮中进行粉化，将制得的粉体D取出；