[发明专利]一种晶面异质结金红石晶型二氧化钛光催化剂的制备方法及产氢应用

摘要

本发明公开了一种具有晶面异质结结构的金红石晶型三维TiO₂光催化剂的制备方法及其光催化分解水产氢应用，无数超薄TiO₂纳米片生长在TiO₂纳米棒周围构成了该三维结构光催化剂，其中外侧纳米片主要具有(111)和(101)晶面，该两种晶面具有不同的带隙和价导带位置，可以形成Ⅱ异质结，同时TiO₂纳米棒可以与纳米片(111)晶面形成Ⅱ异质结，形成的异质结可以极大的促进载流子分离，提高其寿命，从而实现提高光催化产氢效率。另外，本发明提供的新型晶面异质结TiO₂光催化剂反应操作简单，可重复性高，环保无污染。

主权项

1.一种具有晶面异质结结构金红石晶型三维TiO2光催化剂的制备方法及其光催化分解水应用，包括以下步骤：a. 量取适量盐酸加入到超纯水中，并且在室温下磁力搅拌20 min；b. 量取适量四叔丁氧基钛酸酯溶液加入到步骤a所得的混合溶液中并且磁力搅拌30 min；c. 将步骤b所得的混合溶液转移至高压反应釜的聚四氟乙烯内衬中，并将清洗好的掺杂氟的SnO2透明导电玻璃，简写为FTO，以导电面向下的方式放入聚四氟乙烯内衬中，最后将反应釜放入预热的150 ℃烘箱内恒温反应一定时间；d. 反应完毕后，将高压釜自然冷却至室温，取出样品，用超纯水和乙醇彻底清洗，然后放入真空干燥箱中80 ℃干燥12 h得到二氧化钛纳米棒样品。e.再次量取适量盐酸加入到盛有超纯水的烧杯中并且在室温下磁力搅拌5 min；f. 量取适量四叔丁氧基钛酸酯溶液加入到步骤e中所得的混合溶液中，室温下磁力搅拌20 min；并且将该混合溶液转移至高压反应釜的聚四氟乙烯内衬中；g. 将生长有二氧化钛纳米棒的FTO以导电面向上的方式放入聚四氟乙烯内衬中，置于150 ℃烘箱中反应一定时间，最终得到金红石晶型三维二氧化钛纳米材料；h. 反应完毕后将FTO取出，用超纯水和乙醇彻底清洗，然后放入真空干燥箱中80 ℃干燥12 h，最后，将样品放入500 ℃马弗炉中煅烧2 h以提高其结晶度;I． 将得到的样品从FTO基底上刮下来并称取适量样品分散在超纯水中，离心上清液，称取100 mg得到的样品，包含有10 %体积分数甲醇的100 ml超纯水水充氮气20 min作为电解液，500 W氙灯作为光源，气相色谱用来检测产生的氢气量。