[发明专利]一种近室温催化聚丙烯腈石墨化光催化剂Ag@TiO2

说明书

本发明公开一种近室温催化聚丙烯腈（PAN）石墨化光催化剂Ag@TiO₂的制备方法，在纯氩气的气氛下，将Ag沉积在晶体硅的衬底上。将磁控溅射腔室中气氛调为氩气和氧气的混合气氛，然后将TiO₂沉积至Ag上。最后在氩气气氛和450℃条件下对沉积的材料进行退火1小时就得到了光催化剂Ag@TiO₂。利用制备的Ag@TiO₂光催化增强在不同温度下进行PAN催化石墨化，可以发现在温度较低的情况下制备的Ag@TiO₂对PAN有较强的的催化石墨化能力。本发明中Ag@TiO₂纳米颗粒复合结构可以扩大光响应面积，提高热电子‑空穴对分离效率，在催化剂制氢和降解水污染方面有潜在的应用，且对PAN石墨化显示出优异的光催化性能，促进PAN近室温下石墨化的发展。

技术领域

本发明涉及光催化材料领域，特别是一种近室温催化聚丙烯腈石墨化光催化剂Ag@TiO₂的制备方法。

背景技术

高效光催化剂的研究是提高能源利用效率，缓解环境污染的重点所在，近年来，金属纳米材料的局部表面等离子体共振（LSPR）效应越来越受人们关注，等离子体金属（Ag）、铜（Cu）、铝（Al）是常见的催化剂，由于表面等离

子体共振（SPR）效应，它们被应用于各个领域。与铜和铝等离激元金属相比，

银表现出优异的化学稳定性。此外，等离子体金属/半导体混合结构的构建已被

证明是扩大光响应区域和提高光催化中热电子-空穴对分离效率的一种先进策略。PAN石墨化以后可以形成性能优异的低维碳纳米材料，近年来逐步成为研究的重点。传统的PAN石墨化方式主要借助高温热解，能耗较高。利用Ag@TiO₂

光催化剂对PAN进行催化石墨化可以实现在近室温下进行，降低了能耗的同时为PAN石墨化提供新方向。

Ag@TiO₂采用磁控溅射方法有效地制备了复合材料，该催化剂可用于增强低温聚丙烯腈的催化石墨化。因此，通过磁控溅射技术获得化学性质稳定、高效以及衬底均匀的银基光催化剂在低温聚丙烯腈的催化石墨化方面是一个极具吸引力的探索领域。

目前报道的基于SPR效应制备的贵金属基光催化剂大部分都是利用溶液合成技术制备的，合成过程的杂质不易控制且化学性质不稳定，因此本发明着眼于寻找一种合成过程简单、合成样品杂质较少、合成样品化学性质稳定以及衬底均匀的银基光催化剂制备技术，并展示了其在近室温下催化聚丙烯腈石墨化的优异性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种稳定的银基PAN催化石墨化的光催化剂：Ag@TiO₂的制备方法，针对目前银基光催化剂合成过程的杂质不易控制且化学性质不稳定等问题，实现合成过程简单、合成样品杂质较少、合成样品化学性质稳定以及衬底均匀的银基光催化剂制备，将其应用于PAN石墨化发现，磁控溅射制备的Ag@TiO₂光催化剂在近室温可以实现PAN催化石墨化。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种近室温催化聚丙烯腈石墨化光催化剂Ag@TiO₂的制备方法，具体步骤如下：

（1）利用砂纸打磨Ag靶材；

（2）利用丙酮溶液对打磨后的Ag靶材进行超声处理；

（3）清洗超声后的Ag靶材，利用去离子水对Ag靶材进行超声处理；

（4）利用乙醇溶液对Ag靶材进行超声处理；

（5）在溅射腔室中通入纯氩气，对Ag进行溅射，将其沉积在晶体硅基底；

（6）利用砂纸打磨Ti靶材；

（7）利用丙酮溶液对打磨后的Ti靶材进行超声处理；

（8）清洗超声后的Ti靶材，利用去离子水对Ti靶材进行超声处理；

（9）利用乙醇溶液对Ti靶材进行超声处理；