[发明专利]一种混晶TiO2

说明书

本发明公开了一种混晶TiO₂/g‑C₃N₄纳米空心管复合材料及其制备方法，所述一种TiO₂混晶/g‑C₃N₄纳米空心管复合材料可作为高效光催化剂使用，以尿素，四氯化钛、六次甲基四胺为原料，通过二次焙烧反应得到g‑C₃N₄纳米空心管、再通过水热反应得到金红石和锐钛矿型TiO₂混晶/g‑C₃N₄纳米空心管复合材料，实现金红石和锐钛矿型TiO₂混晶的制备和负载一步完成；本发明的优点在于：所用前驱物为廉价的尿素和无机盐四氯化钛，制备工艺简单、成本低；该方法所制备金红石和锐钛矿型混晶TiO₂/g‑C₃N₄纳米空心管光催化剂在光解水制氢和水中有机污染物降解，空气中甲醛降解、抑菌抗菌等方面具有很好的光催化活性。

技术领域

本发明属于新能源环境材料领域，涉及一种混晶TiO₂/g-C₃N₄纳米空心管复合材料及其制备方法，具体地说，是涉及一种由金红石和锐钛矿型混晶TiO₂纳米颗粒均匀分散在g-C₃N₄纳米空心管表面复合而成的高效光催化剂的制备方法。

背景技术

可见光响应的光催化技术为清洁高效地利用太阳能、消除环境污染，实现可持续发展提供了一条极具发展前景的技术路径，已引起国内外学者的广泛关注。因此开发高效、低成本、对可见光响应的光催化材料已成为光催化技术的研究热点。g-C₃N₄的禁带宽度～2.7eV，可以吸收太阳光谱中波长小于475的蓝紫光，且价廉，化学稳定性，环境友好。然而，块状g-C₃N₄存在可见光利用率低或电子空穴复合率高的问题，严重制约了其光催化性能的改善。目前，人们采用各种方法致力于改善光解水制氢的效率，例如通过调控形貌，构建异质结构，元素掺杂和染料敏化等手段来提高光解水制氢的效率。其中，一维g-C₃N₄纳米空心管由于具有较高的表面积和更多的活性位点而被用来提高光催化活性。然而，目前，制备一维g-C₃N₄空心纳米管的方法通常要在强酸或强碱条件下获得，对环境造成污染。TiO₂具有化学惰性，光化学稳定性和环境友好特性，因此是一种很有应用前景的半导体光催化剂。金红石型和锐钛矿型TiO₂的禁带宽度分别是3.0eV和3.2eV，理论和实践都证明，由锐钛矿型TiO₂和金红石型 TiO₂双晶相构成的混晶TiO₂表现出比单一晶相TiO₂更好的光催化活性。将金红石型和锐钛矿型混晶TiO₂与g-C₃N₄空心纳米管复合，即可以提高其比表面积，又可以拓宽光的相应范围，抑制光生载流子的复合，进一步提高光催化活性。目前制备的金红石型和锐钛矿型TiO₂与 g-C₃N₄纳米结构，要么采用块状的g-C₃N₄，比表面积小，活性位点少，催化活性低；要么在采用水热，煅烧等多步，工艺复杂，废液排放对环境造成污染。

发明内容