[发明专利]一种TaOx@Ta2O5核壳纳米颗粒的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种TaO_xTa₂O₅核壳纳米颗粒的制备方法。

背景技术

由于Ta₂O₅具有很好的化学稳定性和热稳定性，以及熔点高等特点，在颜料的降解、污水处理、以及光解水制氢等领域有广泛的应用前景。然而，由于半导体型金属氧化物Ta₂O₅在光催化反应过程中具有较大的禁带宽度（-3.9 eV），仅能在紫外区有光催化响应，对太阳光的吸收利用效率较低。鉴于此，人们采用了很多方法对Ta₂O₅进行改性以提升其性能。主要有以下三种：一、调控形貌，形貌在很大程度上影响了它的性能，通过形貌的调控，进而改善其性能。二、掺杂，掺杂一方面降低了其禁带宽度，提高了对可见光的吸收和利用，另一方面可以有效地促进光生电子和光生空穴的分离，降低它们的复合几率，提高光催化活性。三、修饰，修饰主要可以使光生空穴-电子对有效的分离，从而提高其性能。对Ta₂O₅进行掺杂和修饰报道的主要有固相反应法以及冷等离子体处理技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种TaO_xTa₂O₅核壳纳米颗粒的制备方法。

为了实现上述目的本发明采用如下技术方案：

TaO_xTa₂O₅核壳纳米颗粒的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

把钽单质靶材浸没在无水乙醇中，采用Nd:YAG脉冲激光，波长为1064 nm，能量为85-95 mJ，烧蚀钽单质靶材25-35分钟，得到TaO_XTa₂O₅的胶体溶液；离心、干燥得到TaO_xTa₂O₅。

所述的TaO_xTa₂O₅核壳纳米颗粒的制备方法，其特征在于：所述的Nd:YAG脉冲激光波长为1064 nm，能量为90 mJ。

所述的TaO_xTa₂O₅核壳纳米颗粒的制备方法，其特征在于：在烧蚀的过程中靶材连同底部支座不停的旋转。

本发明的有益效果：

本发明方法具有制备周期短，实验装置简单，制备的胶体颗粒非常稳定等优点；通过XRD物相分析、SEM和TEM电镜和电子能谱结构、成分分析，证明了合成的产物是核壳结构的TaO_xTa₂O₅纳米复合材料，而且具有光催化活性的Ta₂O₅壳层只有2-3 nm厚，从而更有利于光生电子快速地迁移到催化剂颗粒表面，而TaO_x的存在也会降低光生电子-空穴对复合的几率，因此有望得到相对于纯Ta₂O₅纳米颗粒更高的光催化效率。

附图说明

图1    TaO_xTa₂O₅核壳纳米结构合成过程示意图。

图2    激光烧蚀后样品的XRD图。

图3    TaO_xTa₂O₅核壳结构纳米颗粒的扫描电子显微（SEM）图片（a），透射电子显微（TEM）图片（b），单个核壳结构的高分辨TEM图片（c）和相应于（c）图的局部放大图（d）。

图4    TaO_xTa₂O₅核壳结构纳米颗粒的X-射线光电子能谱（XPS）表面表征分析。

具体实施方式

实施例1：TaO_xTa₂O₅核壳纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤：