本发明属于纳米光催化和空气净化研究领域，具体涉及二氧化钛纳米复合光催化剂的制备方法。
背景技术：
人的一生70%~90%是在室内度过的，但随着人们生活水平的提高和室内装饰材料的多样化，室内空气污染也随之愈演愈烈。室内环境对健康的影响主要分为两大类型：一种称之为不良建筑综合症（简称SBS），另一种称之为不良建筑综合症（简称BRI）。不良建筑综合症（SBS）指的是在建筑物内生活和工作时会出现的症状。主要症状表现为：注意力不集中，抑郁，嗜睡，疲劳，头痛，烦恼气味，易感冒，胸闷，黏膜、皮肤、眼睛刺激等。一旦离开这种环境，症状会自然减轻或消失。建筑相关疾病（BRI）指的是由于建筑选址、设计、选材不当，造成室内空气质量不良引起的疾病，主要有呼吸道感染，心血管疾病，军团病及各种癌症（如肺癌）。离开了引起建筑相关疾病的环境，症状也不会消失。无论是不良建筑综合症，还是建筑相关疾病，都可通过改善居住环境，提高室内空气质量，从而降低这些症状的发生率。
世界卫生组织（WHO）发布的153号室内污染气体之一甲醛的“甲醛致癌”公报指出，甲醛不但能导致鼻腔癌和鼻窦癌，并且有强烈但尚不充分的证明表明还能引起白血病。室内污染气体的来源于室内装修家具和材料，如胶合板、壁纸、油漆、涂料、粘合剂等，在其中残留或分解出来的有害气体会逐渐向周围环境中释放，最长释放时间可达十几年。如何有效消除室内空气污染，如何给居住者提供一个舒适、安全的居住环境，已经成为亟待解决的重要问题。
当前中国市场上很多净化甲醛的产品，都是采用活性炭吸附法、胺类衍生物或多酚类衍生物的化学去除法、半导体携带相关材料光催化降解法等。与吸附法、化学去除法等相比，光催化降解法具有持续功效，降解污染气体后不会产生二次污染，并且对环境和人体无危害，光催化降解法的室内污染气体净化剂开发受到越来越多的关注。但是目前室内光催化的实际效果还十分有限，离人们的实际要求还有较大差距。
本发明通过将离子掺杂和表面氢化两种改性手段相结合，发挥两者协同作用，有效调控二氧化钛的禁带宽度，使纳米复合光催化剂在紫外光区和可见光区均具备较强的光催化活性，在日光灯的照射下即可对室内空气起到明显的净化作用，具有广阔的应用前景。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种二氧化钛纳米复合光催化剂的制备方法，高效解决室内空气污染问题。结合水热法和表面氢化法，使纳米复合光催化剂在紫外光区和可见光区均具有较强的光催化活性，对室内空气在日光灯照射下的净化效果显著。
进一步的，上述的二氧化钛纳米复合白光室内空气净化的制备方法，主要步骤如下：
a、制备二氧化钛溶胶体系，向其中分别加入一定量的Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Sn、W或Mo等的可溶性盐，和一定量的尿素、硫脲或三聚氰胺等含非金属的有机化合物，在加热下搅拌3~5h，得到混合体系A；
b、将体系A小心移入不锈钢反应釜中，通过水热法制备金属及非金属共掺杂的二氧化钛纳米颗粒，水热温度为150~180˚C，水热时间为8~24h，试验结束后将产物经过高速离心分离，分别水洗和醇洗3次，在电热鼓风干燥箱中80˚C下干燥4~6h后得到体系B；
c、将上述光催化剂原料，即体系B平铺在氧化铝瓷舟中，置入管式气氛炉中，抽真空完毕后，充入一定量的氢气，在不同条件下进行表面氢化，其中温度为200~600 ˚C，时间为30min~24h，得到纳米复合白光催化的空气净化剂。
本发明所述二氧化钛溶胶可以由钛盐或有机含钛化合物制备，或者通过商业纳米钛白粉或事先制备的氧化钛纳米颗粒、纳米线、纳米带和纳米管等，在一定配比的水性溶液中超声制备。
本发明所述金属离子掺杂可以是所述金属离子中的一种或一种以上，一般不超过3种。
本发明所述的非金属离子掺杂可以通过尿素、硫脲和三聚氰胺中的任意一种来实现。
本发明中混合体系A的搅拌方式可以是机械搅拌、磁力搅拌、超声混合方式中的任意一种，或超声与前两种的结合。
本发明相比现有常见纳米复合光催化剂的方法，具有如下有益效果：
（1）工艺可控性强。氧化钛溶胶制备工艺简单，后续的水热反应金属离子与非金属离子共掺杂中间过程少，掺杂成分和含量调控方便，掺杂效果好，将来可以在大型水热釜中进行，操作方便，适合工业化的推广生产。
（2）离子掺杂与表面氢化两种改性方法相结合，并且离子掺杂为金属离子和非金属离子的掺杂，这种改性策略还未见明显报道，具有方法上的创新性。
（3）所制备的纳米复合白光光催化剂光响应范围宽，光催化活性强，粉体相貌与原氧化钛溶胶具有明显的继承性，化学稳定性高等。
具体实施方式
本发明以下将结合实施例作进一步描述：
实施例1：
将5g市售纳米钛白（二氧化钛），粒径15~50nm，加入70ml水和无水乙醇（体积比2:5）混合溶液中超声条件下搅拌1h制得氧化钛溶胶，然后分别加入0.5ml氨水、0.4g九水硝酸铁、0.2g尿素，继续超声搅拌6h得到混合物A；然后将A倒入100ml不锈钢水热釜中，在恒温干燥箱中以3℃/min的速度升温至180℃保温12h，然后将产物离心分离，分别用去离子水洗涤三次、无水乙醇洗涤三次，将所得产物在干燥箱中80℃下干燥5h，制得离子共掺杂的氧化钛前驱体B；最后将B在氢气气氛炉中500℃下氢化3h，得到复合光催化剂。
以500W氙灯为模拟太阳光光源，用太阳能测量仪将强度调至AM1.5，采用外照法对亚甲基蓝按照重量比0.1%进行光催化降解试验，2h的降解率达到98.2%，而同等条件下P25的降解率的则只有71.5%。
实施例2：
将课题组制备的5g二氧化钛纳米线，直径约10nm，加入70ml水和无水乙醇（体积比2:5）混合溶液中超声条件下搅拌1h制得氧化钛溶胶，然后分别加入0.5ml氨水、0.4g九水硝酸铁、0.2g尿素，继续超声搅拌6h得到混合物A；然后将A倒入100ml不锈钢水热釜中，在恒温干燥箱中以3℃/min的速度升温至180℃保温12h，然后将产物离心分离，分别用去离子水洗涤三次、无水乙醇洗涤三次，将所得产物在干燥箱中80℃下干燥5h，制得离子共掺杂的氧化钛前驱体B；最后将B在氢气气氛炉中500℃下氢化3h，得到复合二氧化钛纳米线光催化剂。
以500W氙灯为模拟太阳光光源，用太阳能测量仪将强度调至AM1.5，采用外照法对亚甲基蓝按照重量比0.1%进行光催化降解试验，2h的降解率达到99.4%，明显高于实施例1中所制备的复合纳米颗粒的98.2%的降解率。原因可能归因于一维氧化钛具有高的载流子传输效率等。
实施例3：
将课题组制备的5g二氧化钛纳米线，直径约10nm，加入70ml水和无水乙醇（体积比2:5）混合溶液中超声条件下搅拌1h制得氧化钛溶胶，然后分别加入0.5ml氨水、0.2g九水硝酸铁、0.15g六水硝酸镍和0.3g硫脲，继续超声搅拌5h得到混合物A；然后将A倒入100ml不锈钢水热釜中，在恒温干燥箱中以3℃/min的速度升温至180℃保温12h，然后将产物离心分离，分别用去离子水洗涤三次、无水乙醇洗涤三次，将所得产物在干燥箱中80℃下干燥5h，制得离子共掺杂的氧化钛前驱体B；最后将B在氢气气氛炉中500℃下氢化3h，得到复合二氧化钛纳米线光催化剂。
以500W氙灯为模拟太阳光光源，用太阳能测量仪将强度调至AM1.5，采用外照法对亚甲基蓝按照重量比0.1%进行光催化降解试验，2h的降解率达到99.6%，与实施例2中所制备的复合纳米线的降解率相比略有提高。原因可能归因于铁和镍金属离子的掺杂等。