[发明专利]银纳米棒-二氧化钛复合材料及其制备方法与用途

说明书

本发明属于光催化材料技术领域，具体涉及一种银纳米棒‑二氧化钛复合材料及其制备方法与用途，包括：银纳米棒和二氧化钛颗粒，所述二氧化钛颗粒部分原位生长在所述银纳米棒表面，另一部分分散在所述银纳米棒的空隙之间。使所述银纳米棒和所述二氧化钛的重量比为(0.0025～1)：1，提供一种能够对气相污染物进行有效光催化降解的银纳米棒‑二氧化钛复合材料及其制备方法与应用。

技术领域

本发明属于光催化材料技术领域，具体涉及一种银纳米棒-二氧化钛复合材料及其制备方法与用途。

背景技术

二氧化钛由于具有物理化学性质稳定、耐化学和光腐蚀、无毒、廉价等优点，作为一种理想的半导体材料，被广泛应用于太阳能电池、光催化制氢及光催化降解有机无机污染物等领域。但是TiO₂作为一种宽带隙半导体材料自身还存在一些明显的不足，其禁带宽度过大，使得其对光响应范围较窄，从而只能受紫外光激发；而紫外光在太阳光谱只占5％，从而大大降低了其对太阳能的利用；此外TiO₂受激发产生的电子空穴对容易发生复合，同样导致了其光催化效率的降低，使其在实际应用中存在诸多限制。为了解决这一问题，研究人员通过掺杂或负载某些元素或化合物，降低光生电子空穴对的复合或者优化氧化钛基光催化材料的光吸收性能，以此来提高TiO₂的光催化活性，得到的异质结构主要有Sn/TiO2、Cu/TiO₂、CeO₂/TiO₂和石墨烯/TiO₂，这些异质结构使半导体/TiO₂能带产生弯曲或者变化，以使得吸收边发生红移从而吸收更多可见光，从而增加对太阳能光谱的利用，达到增加光催化效率的目的。但是二氧化钛的光催化性能主要受电子-空穴复合率和光吸收能力的影响，而半导体/TiO₂只针对二氧化钛光吸收能力较弱这一因素进行了优化，忽略了空穴复合率和光吸收能力这两种两种作用之间的协同效应影响。

专利一种银/二氧化钛复合异质结构及其制备方法(公告号CN103721708B)，公开了一种银/二氧化钛复合异质结构及其制备方法，包括银纳米线和二氧化钛成分，其中在银纳米线上覆有一层二氧化钛壳可形成核壳型的异质结构，二氧化钛球串在银纳米线上可形成珠链型异质结构。该发明通过在银纳米线表面生长珠链状氧化钛结构，形成复合材料，在优化材料光吸收能力之外，提高了氧化钛中光生电子-空穴的分离效率，进而提高了复合材料在液相光催化中的效果。但是，这一方法在气相有机污染物降解中，依然存在着诸多问题：首先，在传统的液相光催化条件下，污染物分子浓度较高，这些污染物分子通过无规运动与光催化剂相接触并在其表面发生降解，但是在气相条件下，污染物浓度低，停留时间短，因此要求光催化材料有较大的接触面积，能够有效吸附污染物分子；其次，银纳米线表面光滑，对与光的增强作用有限，不能够充分利用贵金属表面等离子体共振效应。

根据现有技术中存在的问题，本发明提供一种能够对气相污染物进行有效光催化降解的银纳米棒-二氧化钛复合材料及其制备方法与应用。

发明内容

本发明提供了如下的技术方案：

一种银纳米棒-二氧化钛复合材料，包括：银纳米棒和二氧化钛颗粒，所述二氧化钛颗粒部分原位生长在所述银纳米棒表面，另一部分分散在所述银纳米棒的空隙之间。

优选的，所述银纳米棒和所述二氧化钛的重量比为(0.0025～1)：1。

优选的，所述银纳米棒的长度为100～10000nm；所述二氧化钛的颗粒直径为5～100nm。

优选的，所述银纳米棒和所述二氧化钛的重量比为(0.0025～0.01)：1；所述二氧化钛的颗粒直径为10～20nm。

一种银纳米棒-二氧化钛复合材料的制备方法，包括步骤如下：

S1：银纳米棒分散液的制备：将长度为100～10000nm的银纳米棒分散在分散剂中，然后经过超声分散后得到均一稳定的银纳米棒分散液；