技术领域
本发明属于化工领域，涉及一种TiO2粉体，具体来说是一种核壳结构TiO2粉体的制备方法。
背景技术：
光催化氧化技术是一种绿色、高效、低能耗的水处理技术，在目前广泛的光催化剂中，二氧化钛半导体自被发现在紫外光照射下具有较高的光催化活性以来，以其无毒、价廉、稳定、高效、无二次污染等优点一直被广泛研究、应用，其中纳米二氧化钛P25已经实现了工业化生产。近年来，基于TiO2禁带较宽，对可见光能利用率低等问题，对TiO2核壳材料用作光催化剂的研究越来越多，因为核壳材料相对于单一组分的材料而言，一方面可以与半导体、金属等物质复合，发挥各自材料的优势；另一方面核壳材料具有比表面积较大，核与壳之间特殊的异质结能快速传输电子或空穴，减小复合几率，从而有着更好的催化效果。研究表明Ti02与金属、半导体复合或离子掺杂等所得核壳材料都不同程度地提高了其催化性能；与磁性材料复合时虽然易于分离但是活性不理想；当以TiO2为核时，通过控制合成条件可以制备出孔径不同的TiO2壳层，该类核壳材料可以选择性地降解有机物。此外，TiO2因具有多相结构，通过控制条件制备TiO2自身组成的核壳材料，也表现出较强的光催化能力。
专利CN103521205A中通过超声、加热或微波片使晶态TiO2材料的悬浮液转换成具有核壳结构的TiO2材料，虽然具有较好的光催化效果，但该制备方法需要高能，反应难以控制。专利CN101857267A以三价钛盐和葡萄糖为初始原料，通过热反应再高温煅烧的方法制备了具有核壳结构的纳米TiO2材料，该制备方法操作过程繁琐，分为两个阶段，耗时长。专利CN102134095A通过激光照射Ti靶的方法制备了具有核壳结构的TiO2纳米颗粒，该制备方法虽然工艺简单，但是对原料和设备的要求较高。
技术实现要素：
针对现有技术中的上述技术问题，本发明提供了一种核壳结构TiO2粉体的制备方法，所述的这种核壳结构TiO2粉体的制备方法要解决现有技术中制备TiO2粉体的工艺复杂，对设备要求高，制备出来的TiO2粉体催化效果不佳的技术问题。
本发明提供了一种核壳结构TiO2粉体的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
1)称取TiO2粉体与硼氢化钠，所述的TiO2粉体与硼氢化钠质量比为（10-20）:1；
2)将硼氢化钠配制成浓度为5-10mmol/L的溶液；
3)将TiO2粉体与硼氢化钠溶液在超声状态下混合均匀，并转入一个水热釜中，在120-140℃下反应9-12h，过滤、洗涤、真空干燥后得到具有核壳结构的TiO2材料。
进一步的，上述的一种核壳结构TiO2粉体的制备方法，包括如下步骤：
1)称取TiO2粉体与硼氢化钠，所述的TiO2粉体与硼氢化钠质量比为10:1；
2) 将硼氢化钠配制成浓度为5mmol/L的溶液；
3)将TiO2粉体与硼氢化钠溶液在超声状态下混合均匀，并转入一个水热釜中，在140℃下反应9h，过滤、洗涤、真空干燥后得到具有核壳结构的TiO2材料。
进一步的，上述的一种核壳结构TiO2粉体的制备方法，包括如下步骤：
1)称取TiO2粉体与硼氢化钠，所述的TiO2粉体与硼氢化钠质量比为15:1；
2)将硼氢化钠配制成浓度为10mmol/L的溶液；
3)将TiO2粉体与硼氢化钠溶液在超声状态下混合均匀，并转入一个水热釜中，在120℃下反应12h，过滤、洗涤、真空干燥后得到具有核壳结构的TiO2材料。
进一步的，上述的一种核壳结构TiO2粉体的制备方法，包括如下步骤：
1)称取TiO2粉体与硼氢化钠，所述的TiO2粉体与硼氢化钠质量比为20:1；
2)将硼氢化钠配制成浓度为10mmol/L的溶液；
3)将TiO2粉体与硼氢化钠溶液在超声状态下混合均匀，并转入一个水热釜中，在140℃下反应12h，过滤、洗涤、真空干燥后得到具有核壳结构的TiO2材料。
本发明制备的核壳结构TiO2粉体，其核为结晶状态的TiO2,壳为无定型的TiO2,具有较好的可见光响应性，在可见光下具有较好的光催化降解废水染料的性能。此类核壳结构的TiO2粉体，能在40min内将10mmol/L的亚甲基蓝溶液降解完全。本发明制备方法工艺简单，粉体粒度均匀，光催化效果较单一结构TiO2更好。
本发明创新性的提出利用NaBH4的还原作用，经过简单的回流处理，使原来结晶状态的TiO2形成核为结晶状态，壳为无定型状态的核壳结构TiO2，核与壳之间特殊的异质结能快速传输电子或空穴，减小复合几率，从而有着更好的可见光催化效果。
本发明和已有技术相比，其技术进步是显著的。本发明采用加热回流方法，工艺流程和设备简单，反应温和易于控制，通过控制反应时间获得核壳结构TiO2粉体，环保无污染。按本发明的方法制备的TiO2粉体为核壳结构，壳层包覆完好，粒度均匀，光催化效果良好。而且本发明的工艺简单、操作简便、无需特殊原料和设备等特点。本方法制备的核壳结构TiO2粉体具有性能稳定、光催化效果优良。
附图说明：
图1为实施例1制备的核壳结构TiO2粉体TEM图。
具体实施方式
下面结合实施实例和有关图表对本发明进行详细阐述，但本发明不限于所给实例：
实施例1
（1） 按照TiO2粉体与硼氢化钠（NaBH4）质量比为10:1，分别称取TiO2粉体与NaBH4；
（2）将（1）中的NaBH4配制成浓度为5mmol/L的溶液；
（3）将（1）中的TiO2粉体与（2）中NaBH4溶液35mL在超声状态下，混合均匀，并转入50mL水热釜中，在140℃下反应9h，过滤、洗涤、80℃真空干燥后得到具有核壳结构的TiO2材料。
本实施例所制备得到的核壳结构TiO2粉体的TEM图如图1所示，可以看出粉体颗粒内核为规则的晶体结构，外壳为无定形结构。
本实施例所制备得到的核壳结构的TiO2粉体，以质量比为0.1g/100mL，可见光下，对10mg/L的亚甲基蓝溶液在30min中，即可降解完毕。
实施例２
（1） 按照TiO2粉体与硼氢化钠（NaBH4）质量比为15:1，分别称取TiO2粉体与NaBH4；
（2）将（1）中的NaBH4配制成浓度为10mmol/L的溶液；
（3）将（1）中的TiO2粉体与（2）中NaBH4溶液35mL在超声状态下，混合均匀，并转入50mL水热釜中，在120℃下反应12h，过滤、洗涤、80℃真空干燥后得到具有核壳结构的TiO2材料。
本实施例所制备得到的核壳结构的TiO2粉体，以质量比为0.1g/100mL，可见光下，对10mg/L的亚甲基蓝溶液在35min中，即可降解完毕。
实施例3
（1） 按照TiO2粉体与硼氢化钠（NaBH4）质量比为20:1，分别称取TiO2粉体与NaBH4；
（2）将（1）中的NaBH4配制成浓度为10mmol/L的溶液；
（3）将（1）中的TiO2粉体与（2）中NaBH4溶液35mL在超声状态下，混合均匀，并转入50mL水热釜中，在140℃下反应12h，过滤、洗涤、80℃真空干燥后得到具有核壳结构的TiO2材料。
本实施例所制备得到的核壳结构的TiO2粉体，以质量比为0.1g/100mL，可见光下，对10mg/L的亚甲基蓝溶液在40min中，即可降解完毕。