[发明专利]过渡金属掺杂的具有固定形态的二氧化钛制备方法及应用

说明书

本发明公开了过渡金属掺杂的具有固定形态的二氧化钛制备方法及应用，包括以下步骤：(1)先取Ti基MOF为前驱体，将Ti基MOF浸入过渡金属盐溶液中并超声处理1‑2h，使得过渡金属盐溶液的金属离子进入Ti基MOF的MIL‑125孔道内，形成悬浊液，金属盐溶液为Fe(NO₃)₃、Co(NO₃)₂、Ni(NO₃)₂、Cu(NO₃)₂或Zn(NO₃)₂的一种或多种；(2)将上述所得的悬浊液置于真空烘箱中进行真空干燥处理，得到固体样品，固体样品先经甲醇洗涤，然后经过离心处理，得到沉淀物；(3)取沉淀物进行室温干燥，将干燥后的沉淀物进行煅烧处理，最后得到过渡金属掺杂的二氧化钛。本发明的方法所得的过渡金属掺杂的二氧化钛有效的减小了二氧化钛的带隙宽度，二氧化钛的电催化性能得到很大的改善。

技术领域

本发明涉及二氧化钛制备领域，具体涉及一种过渡金属掺杂的具有固定形态的二氧化钛制备方法及应用。

背景技术

进入21世纪以来，经济的快速发展大量消耗石油，煤炭，天然气等化石资源，同时也带来了严重的环境污染，严重制约着社会的可持续发展。因此，开发探索新能源材料，解决当前能源与环境问题刻不容缓，

二氧化钛是一种无机物，其广泛应用于涂料，塑料，造纸，印刷油墨，化纤，橡胶，化妆品等工艺。自从1972年日本Fujishima和Honda报道了TiO₂电极在紫外光照射下能分解水产生氢气现象以来，TiO₂由于其无毒，价格低廉，同时具有较高的化学和热稳定性，而明显优于其他催化材料，引起世界范围内科研工作者的普遍关注。TiO₂长循环寿命，耐久性，是电极材料的优选。然而在实际应用中，TiO₂具有较大的带隙(3.0-3.2eV)，量子效率并不高，光生电子和空穴易于复合。因此，合成制备具有良好的电催化性能的二氧化钛材料仍是一个艰巨的任务。

经调研国内外相关的过渡金属离子掺杂的具有固定形态的TiO₂材料的制备与应用的相关文献报道和专利发现，通常使用的溶胶凝胶法，电化学掺杂法，固相合成法和水热法等方法存在合成方法程序过于复杂，合成的相拼相貌难于控制，合成温度过高等问题。

有鉴于此，本发明提出一种过渡金属掺杂的具有固定形态的二氧化钛制备方法及应用。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供过渡金属掺杂的具有固定形态的二氧化钛制备方法及应用，其与传统的合成方法相比更为简单易操作，且改善了二氧化钛材料的电催化性能。

为了解决上述技术问题，采用如下技术方案：

过渡金属掺杂的具有固定形态的二氧化钛制备方法，包括以下步骤：

(1)先取Ti基MOF为前驱体，将所述Ti基MOF浸入过渡金属盐溶液中并超声处理1-2h，使得所述过渡金属盐溶液的金属离子进入所述Ti基MOF的MIL-125孔道内，形成悬浊液，所述金属盐溶液为Fe(NO₃)₃、Co(NO₃)₂、Ni(NO₃)₂、Cu(NO₃)₂或Zn(NO₃)₂的一种或多种；

(2)将上述所得的所述悬浊液置于真空烘箱中进行真空干燥处理，得到固体样品，所述固体样品先经甲醇洗涤，然后经过离心处理，得到沉淀物；

(3)取所述沉淀物进行室温干燥，将干燥后的沉淀物进行煅烧处理，最后得到过渡金属掺杂的二氧化钛。

进一步，所述金属盐溶液的浓度为0.1-0.2M。