[发明专利]一种TiO2

说明书

本发明属于光催化剂材料制备技术领域，涉及一种TiO₂/In₂O₃异质介孔纳米纤维光催化材料及其制备方法和应用。本发明通过在无孔TiO₂纳米纤维表面生长In₂O₃纳米颗粒的同时，实现了In₂O₃纳米颗粒对无孔TiO₂纤维基体的造孔得到一维介孔纳米结构的TiO₂/In₂O₃异质结材料可有效地应用在光催化降解有机污染物中，具有高效性和稳定性。

技术领域

本发明属于光催化剂材料制备技术领域，涉及一种TiO₂/In₂O₃异质介孔纳米纤维光催化材料及其制备方法和应用。

背景技术

近几十年来，随着工业废水和生活废水中持久性有机污染物的不断增加，水生生态系统严重恶化。目前已开发出多种去除废水中的有机污染物的方法，主要包括吸附、电催化、膜工艺、氧化和光催化。其中，半导体光催化技术具有成本低、反应条件温和、环境友好、节能等优点，被认为是有前景的废水处理途径之一。研究表明，制备高效的半导体光催化剂半导体光催化废水处理技术的核心关键。

二氧化钛(TiO₂)由于其无毒、优异的物理化学稳定性和强氧化活性，已被证明是一种潜在的污染物净化光催化剂。然而，传统 TiO₂往往存在不良间隙较大、反应动力学较差以及光生电子-空穴对自发复合率高等三大问题，严重制约了其光催化效率。因此，人们一直致力于开发提高TiO₂光催化活性的新策略，如形态调控、金属/非金属元素掺杂和构建半导体异质结等。通常，光催化剂的光催化活性首先取决于它们的形貌与维度。因此，人们对TiO₂的形貌进行了大量的优化，如一维(1D)、二维(2D)和三维(3D)纳米结构。尤其，一维介孔纳米结构，由于融合了一维结构和介孔性能的优点，有利于光的捕获、电子和离子的传输，使其具有高效的光催化性能，受到了广泛的关注。目前，为TiO₂光催化剂设计了多种类型的一维介孔纳米结构，主要包括介孔纳米纤维、介孔纳米线和介孔纳米管。除了形态调控外，扩大光响应范围，促进TiO₂光催化剂的光致电子-空穴对的分离也很重要。因此，与另一种窄带隙半导体结合形成异质结是同时提高TiO₂捕光能力、促进光致载流子分离的有效途径。

氧化铟(In₂O₃)具有2.8eV的窄带隙，被证明是扩展光吸收范围的有效候选材料之一。此外，由于TiO₂和In₂O₃的能带结构非常匹配，可以在TiO₂和In₂O₃之间形成II型异质结光催化体系，显著提高了光产载流子的分离和转移。迄今为止，已经构建了多种类型的TiO₂/In₂O₃杂化光催化剂用于光催化有机物分解和水分解，然而其有机物分解能力有待进一步提高。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种在降解有机污染物方面具有高效性和稳定性的一维TiO₂/In₂O₃异质介孔纳米纤维光催化材料。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

一种TiO₂/In₂O₃异质介孔纳米纤维光催化材料，其特征在于，所述催化材料比表面积为40-50m²g^-1，孔径为2-50nm，其中In₂O₃纳米颗粒在TiO₂介孔纳米纤维材料表面的负载量为8-15％。