复合纳米颗粒的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种利用冲击波制备贵金属/TiO2复合纳米颗粒的方法，属于材料处 理及组合技术（C40)领域。
【背景技术】
[0002] 1102具有强氧化能力、化学性能稳定和价格低廉等优点，所以被认为是最具有实 用化前景的光催化剂。但是，110 2作为一种η型半导体，其较大的带隙能（金红石型3. 03eV， 锐钛矿型3. 2eV)使得只有387nm以下的紫外光才能有效激发其价带电子跃迀到导带，所以 对太阳能的利用率仅仅为3% -5%。因此研制具有可见光活性的改性TiO2光催化剂具有 重要的应用价值。
[0003] 在TiO2的光催化改性研宄中，先后出现了染料光敏化、金属阳离子和非金属阴离 子（N 3'C4\S2'r等）掺杂、贵金属复合和窄带半导体复合等五个研宄方向，它们都可以有 效提高催化活性。贵金属具有独特的d电子结构，已广泛用作常规加氢、脱氢催化剂的活性 组分，同时还具有强化学惰性，耐腐蚀、耐氧化等优点。将贵金属沉积到半导体表面，通过改 变电子分布，可以有效的捕获光生电子，促进光生电子-空穴对的分离。目前，很多的贵金 属，如Pt、Ag、Au等，已经与110 2成功负载，并使其催化活性得到很大提高。在近几年时间 里，其制备方法主要包含溶剂热化学方法、化学气相沉积法、水解法、高温热分解法等多种 方法。这些方法均较为复杂且制备时间较长，容易出现废品。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种利用冲击波制备贵金属/TiO2复合纳米颗 粒的方法，所述方法利用炸药爆轰驱动高速飞片产生瞬时高温高压对贵金属与TiO 2进行冲 击波复合，使冲击波作用后的TiO2形成贵金属/TiO2异质结构并具有增强的光催化活性，工 艺过程简单，在极短的时间内即可完成的纳米材料的冲击波复合。
[0005] 本发明的目的由以下技术方案实现：
[0006] -种利用冲击波制备贵金属/TiO2复合纳米颗粒的方法，所述方法具体步骤如 下：
[0007] (1)依次向水中加入TiO2前驱体和贵金属复合原料，混合均匀，干燥，得到冲击 波复合改性原料；将冲击波复合改性原料装入样品盒，压实，得到致密度为80~90%的初 坯；
[0008] (2)用飞片撞击样品盒诱发固相化学反应，得到本发明所述贵金属/1102复合纳米 颗粒。
[0009] 其中，步骤（1)所述TiO2前驱体优选偏钛酸和1102混晶中的一种；所述贵金属复 合原料优选贵金属盐，氯金酸和氯钼酸中的一种；
[0010] 其中，贵金属盐优选硝酸银，溴化银和氯化金中的一种。
[0011] 步骤（1)所述TiO2前驱体和贵金属复合原料的质量比优选9~49:1 ;水和TiO 2 前驱体的质量比优选5~10:1 ;所述1102混晶为由锐钛矿和金红石混合而成的P25Ti02，以 所述P25Ti02的总质量为100%计，锐钛矿占80%，金红石占20%
[0012] 步骤⑴所述干燥温度优选40~60°C ;
[0013] 步骤（1)所述压实采用液压机，压力优选8~lOMPa，保压时间优选1~2min ;
[0014] 步骤（1)所述样品盒优选含铜内衬的不锈钢样品盒；铜内衬的厚度优选1~2mm ; 不锈钢样品盒壁厚优选2~3mm ;在满足铜内衬和不锈钢样品盒不破坏的前提下，选择最小 的厚度，这样能够使粉体原料获得更大的压力；
[0015] 步骤（2)所述飞片为用炸药爆轰驱动的飞片，炸药优选硝基甲烷液体、8701炸药 和B炸药中的一种；飞片材料优选45 #钢，飞片厚度优选2mm，飞片速度优选2. 25~3. 07km/ So
[0016] 有益效果
[0017] (1)本发明所述方法利用炸药爆轰驱动飞片高速撞击产生的瞬时高温高压对TiO2 进行冲击波复合，是一种新的半导体纳米材料复合改性方法，所得产物可形成贵金属/TiO2 异质结构并具有增强的光催化活性。
[0018] (2)本发明所述方法成本低廉，材料反应过程及实验工艺过程简单，复合成功率 高，在极短的时间内即可完成。
[0019] (3)本发明所述方法选用偏钛酸（H2TiO3)或110 2混晶作为TiO 2复合的前体材料， 所述TiO2复合的前体材料在冲击波作用下产生的TiO 2纳米颗粒具有高比表面积和多反应 活性位点，可大大提高催化效果。且可以通过选用不同的11〇2前体材料、贵金属复合原料 以及改变两者的质量配比对复合浓度和效果进行调节。
【附图说明】
[0020] 图1为冲击波法制备贵金属/1102复合纳米颗粒的装置示意图；
[0021] 图2为实施例1所得产物的X射线衍射（XRD)图；
[0022] 图3为实施例1所得产物的高分辨透射电镜（HRTEM)图；
[0023] 图4为实施例1所得产物的电子能谱（EDS)图；
[0024] 图5为实施例1所得产物的X射线光电子能谱（XPS)图；
[0025] 图6为实施例1所得产物的紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS)图；
[0026] 图7为实施例1所得产物的光催化降解罗丹明B曲线；
[0027] 图8为实施例1所得产物的光催化作用时罗丹明B的紫外-可见吸收光谱。
[0028] 图9为实施例2所得产物的X射线衍射（XRD)图；
[0029] 图10为实施例2所得产物的高分辨透射电镜（HRTEM)图；
[0030] 其中，1-铝质雷管套、2-塑料上顶盖、3-PVC管、4-塑料下顶盖、5-不锈钢飞片、 6_塑料定位环、7-不锈钢样品盒、8-铜垫片、9-铜内衬、10-不锈钢芯柱、11-空腔、12-不锈 钢底座。
【具体实施方式】
[0031] 下面结合附图和具体实施例来详述本发明，但不限于此。
[0032] 为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的 内容不仅仅局限于下面的实施例。
[0033] 以下实施例中提到的主要试剂信息见表1 ;主要仪器与设备信息见表2。
[0034] 表 1
[0035]
【主权项】
1. 一种利用冲击波制备贵金属/TiO2复合纳米颗粒的方法，其特征在于：所述方法具 体步骤如下： (1) 依次向水中加入TiO2前驱体和贵金属复合原料，混合均勾，干燥，得到冲击波复合 改性原料；将冲击波复合改性原料装入样品盒，压实，得到致密度为80~90%的初坯； (2) 用飞片撞击样品盒诱发固相化学反应，得到所述贵金属/1102复合纳米颗粒。
2. 根据权利要求1所述的一种利用冲击波制备贵金属/TiO2复合纳米颗粒的方法，其 特征在于：步骤（1)所述TiO2前驱体为偏钛酸和1102混晶中的一种；所述贵金属复合原料 为贵金属盐，氯金酸和氯铂酸中的一种。
3. 根据权利要求2所述的一种利用冲击波制备贵金属/TiO2复合纳米颗粒的方法，其 特征在于：所述贵金属盐为硝酸银，溴化银和氯化金中的一种；所述110 2混晶为由锐钛矿 和金红石混合而成的？251102，以所述？251102的总质量为100%计，锐钛矿占80%，金红石 占 20%。
4. 根据权利要求1所述的一种利用冲击波制备贵金属/TiO2复合纳米颗粒的方法，其 特征在于：步骤（1)所述1102前驱体和贵金属复合原料的质量比为9~49:1 ;水和TiO2前 驱体的质量比为5~10:1 ;所述干燥温度为40~60°C。
5. 根据权利要求1所述的一种利用冲击波制备贵金属/TiO2复合纳米颗粒的方法，其 特征在于：步骤（1)所述压实采用液压机，压力为8~lOMPa，保压时间为1~2min。
6. 根据权利要求1所述的一种利用冲击波制备贵金属/TiO2复合纳米颗粒的方法，其 特征在于：步骤⑴所述样品盒为含铜内衬的不锈钢样品盒；铜内衬的厚度为1~2mm;不 锈钢样品盒壁厚为2~3mm。
7. 根据权利要求1所述的一种利用冲击波制备贵金属/TiO2复合纳米颗粒的方法，其 特征在于：步骤（2)所述飞片为用炸药爆轰驱动的飞片，炸药为硝基甲烷液体、8701炸药和 B炸药中的一种；飞片材料为45#钢，飞片厚度为2mm，飞片速度为2. 25~3. 07km/s。
【专利摘要】本发明公开了一种利用冲击波制备贵金属/TiO2复合纳米颗粒的方法，属于材料处理及组合技术领域。依次向水中加入TiO2前驱体和贵金属复合原料，混合均匀，干燥，得到冲击波复合改性原料；将冲击波复合改性原料装入样品盒，压实，得到致密度为80～90％的初坯；用飞片撞击样品盒诱发固相化学反应，得到本发明所述贵金属/TiO2复合纳米颗粒。所述方法利用炸药爆轰驱动高速飞片产生瞬时高温高压对贵金属与TiO2进行冲击波复合，使冲击波作用后的TiO2形成贵金属/TiO2异质结构并具有增强的光催化活性，工艺过程简单，在极短的时间内即可完成的纳米材料的冲击波复合。
【IPC分类】B01J23-50, B01J23-52, B01J23-38, B01J37-34
【公开号】CN104759278
【申请号】CN201510061959
【发明人】陈鹏万, 徐春晓, 刘建军, 高鑫, 周强
【申请人】北京理工大学
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年2月5日