纳米材料的制备方法及其制得的产品的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光催化技术领域，尤其涉及一种在太阳光下具有高光催化活性的锐钛矿T i02纳米材料的制备方法及其制得的产品。
【背景技术】
[0002]当前，能源耗竭和环境污染等问题越来越突出，尤其是水资源及其污染问题日益严峻，严重威胁着人类的健康生存，从而引起世界各国的高度重视，并投入了大量的财力和物力来治理水污染问题。随着科技水平的发展，光催化技术为解决水污染问题提供了一条绿色途径，纳米光催化剂在光催化领域显示出巨大潜力和长久的生命力。
[0003]亚稳相材料是指热力学上处于亚稳状态的一类材料，是呈介稳性的聚集体，由于存在能量势皇，一般情况下能稳定存在，并且通常而言具有较高的催化活性，因此亚稳相光催化材料成为研究热点之一。研究表明，47 %高活性面(001)暴露的亚稳相锐钛矿T12微米尺寸单晶，在紫外光照射下具有尚于P25的光催化活性，因此有关亚稳相锐钦矿TiC>2的制备及其光催化性能引起了人们的关注和研究。然而，锐钛矿T12是宽禁带半导体(Eg =
3.2eV)，只能响应波长小于387nm的光子，所以只能利用太阳光中3?4%的紫外线，这限制了锐钛矿T12作为高效光催化剂的大规模应用。为了能够利用太阳光中45%的可见光，如何使锐钛矿T12在可见光下具有高效光催化活性也成为光催化研究方向的热点。现有技术研究表明，通过掺杂可以抑制载流子复合以提高量子效率，并扩大光波的响应范围，并且光催化剂的表面晶相结构对光催化性能有很大的影响。但目前现有技术的制备方法需要特殊的装置，并需要在表面活性剂或模板的条件下进行，从而极大地限制了锐钛矿T12光催化的研究、应用和发展。因此，高活性暴露面的亚稳相锐钛矿T12光催化剂材料的简单制备仍然是科学和工业领域研究的热点和难点，探索一种简单的方法来制备亚稳相锐钛矿T12光催化剂材料具有重要的研究价值和意义。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高光催化活性锐钛矿T12纳米材料的制备方法，通过引入Mg、采用工艺简单成本低的水热法，实现二氧化钛纳米晶化学结构的变化和表面修饰，从而有效提高二氧化钛纳米晶在太阳光下的光催化活性。本发明的另一目的在于提供利用上述制备方法制得的产品。
[0005]本发明的目的通过以下技术方案予以实现:
[0006]本发明提供的一种尚光催化活性锐钦矿Ti02纳米材料的制备方法，包括以下步骤:
[0007](I)将钛的化合物溶解于有机溶剂中，按照摩尔比钛的化合物:有机溶剂=1:5?10，搅拌至均匀，得到含有钛的黄色有机溶液A;
[0008](2)将六水氯化镁溶解于蒸馏水中，然后加入有机溶剂，搅拌至均匀得到溶液B，按照摩尔比六水氯化镁:蒸馏水:有机溶剂=0.0l?I: 50?400:1?10;
[0009](3)搅拌下将所述溶液B加入溶液A中，然后加入3M NaOH溶液，按照摩尔比钛的化合物:NaOH =1:0.42?0.56，搅拌混合1?15mi η后，放在水热釜中，在140?180 °C下保温12?36h，反应产物用蒸馏水洗涤，获得亚稳相锐钛矿T12纳米粉体材料。
[0010]进一步地，本发明所述钛的化合物为钛酸丁酯、氯化钛或钛酸异丙酯。所述有机溶剂为乙醇、丙醇、丁醇、乙二醇、丙二醇、四氢呋喃中的一种或其组合。
[0011]利用上述高光催化活性锐钛矿T12纳米材料制备方法制得的产品，由尺寸为5?1nm纳米颗粒组成，具有多晶结构和介孔结构，所述产品的比表面积为148.23?159.1281112/^、平均孔尺寸为12.042?16.0811111。
[0012]本发明具有以下有益效果:
[0013](I)本发明通过引入Mg对纳米二氧化钛进行改性，使其晶体表面的化学结构发生变化，诱导产生大量的晶格缺陷，并且通过Mg的引入实现二氧化钛纳米晶的表面修饰，使高活性面(101)暴露，从而有效地提高了二氧化钛纳米晶在太阳光下的高光催化活性。
[0014](2)本发明利用水热法，通过引入Mg并控制NaOH溶液的添加，即获得具有高光催化活性的亚稳相锐钛矿T12纳米粉体材料，无需特殊装置，也无需在表面活性剂或模板的条件下进行，工艺方法简单、成本低，对于亚稳相锐钛矿T12光催化的研究、应用和发展具有重要的价值和意义。
【附图说明】
[0015]下面将结合实施例和附图对本发明作进一步的详细描述:
[0016]图1是本发明实施例制得的亚稳相锐钛矿T12纳米材料的X射线衍射图谱；
[0017]图2是本发明实施例制得的亚稳相锐钛矿T12纳米材料的扫描电镜照片(a:低倍数;b:高倍数)；
[0018]图3是本发明实施例制得的亚稳相锐钛矿T12纳米材料的透射电镜照片(a:选区衍射照片(SAED);b:高分辨照片(HRTEM));
[0019]图4是本发明实施例制得的亚稳相锐钛矿T12纳米材料降解前后的FT-1R图谱；
[0020]图5是本发明实施例制得的亚稳相锐钛矿T12纳米材料的N2吸附-解吸附等温线图；
[0021]图6是本发明实施例制得的亚稳相锐钛矿T12纳米材料在太阳光照射下的光催化活性示意图。
【具体实施方式】
[0022]实施例一:
[0023]本实施例一种高光催化活性锐钛矿T12纳米材料的制备方法，其步骤如下:
[0024](I)将钛酸丁酯溶解于乙醇中，按照摩尔比钛酸丁酯:乙醇=1: 5，搅拌至均匀，得到含有钛的黄色有机溶液A;
[0025](2)将六水氯化镁溶解于蒸馏水中，然后加入乙醇，搅拌至均匀得到溶液B，按照摩尔比六水氯化镁:蒸馈水:乙醇= 0.01:50:10;
[0026](3)搅拌下将溶液B逐滴滴入溶液A中，然后逐渐滴加3M NaOH溶液，按照摩尔比钛酸丁酯:NaOH= 1:0.42,搅拌混合15min后，放在水热釜中，在180°C下保温36h，反应产物用蒸馏水洗涤6次，获得呈白色的亚稳相锐钛矿T12纳米粉体材料。
[0027]实施例二:
[0028]本实施例一种高光催化活性锐钛矿T12纳米材料的制备方法，其步骤如下:
[0029](I)将钛酸异丙酯溶解于丙醇中，按照摩尔比钛酸异丙酯:丙醇= 1:10，搅拌至均匀，得到含有钛的黄色有机溶液A;
[0030](2)将六水氯化镁溶解于蒸馏水中，然后加入丙醇，搅拌至均匀得到溶液B，按照摩尔比六水氯化镁:蒸馏水:丙醇=1:400:5;
[0031](3)搅拌下将溶液B逐滴滴入溶