纳米二氧化钛‑二氧化硅复合光催化剂及其制备方法与流程

文档序号:11059542阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种具有核壳结构的纳米二氧化钛-二氧化硅复合光催化剂的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:

(1)制备具有核壳结构的纳米二氧化钛-碳-二氧化硅复合物,其中纳米二氧化钛为内核,碳为中间层,二氧化硅包覆在碳的表面而形成外壳;

(2)将所述纳米二氧化钛-碳-二氧化硅复合物分散得到一悬浮液并将经表面预处理的半固化片以预定角度置于所述悬浮液中,使得悬浮液中的纳米二氧化钛-碳-二氧化硅复合物在所述半固化片上排列成单层结构;

(3)通过腐蚀剂蒸汽对带有所述纳米二氧化钛-碳-二氧化硅复合物的半固化片进行腐蚀以除去所述纳米二氧化钛-碳-二氧化硅复合物中部分二氧化硅外壳而形成开口,再将腐蚀后的纳米二氧化钛-碳-二氧化硅复合物从所述半固化片剥离并收集,所述腐蚀剂为氢氟酸或无机类强碱;

(4)将腐蚀后的纳米二氧化钛-碳-二氧化硅复合物通过高温氧化而去除中间层的碳,最后得到具有核壳结构的纳米二氧化钛-二氧化硅复合光催化剂,所述纳米二氧化钛-二氧化硅复合光催化剂中二氧化硅外壳与纳米二氧化钛内核相互间隔而形成一空隙,所述二氧化硅外壳具有一开口,而使纳米二氧化钛内核部分暴露。

2.根据权利要求1所述的具有核壳结构的纳米二氧化钛-二氧化硅复合光催化剂的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述纳米二氧化钛-碳-二氧化硅复合物通过以下步骤制备:

(11)制备球状二氧化钛纳米粉末;

(12)对所述球状二氧化钛纳米粉末进行碳包覆,形成纳米二氧化钛-碳沉淀物;

(13)对所述纳米二氧化钛-碳沉淀物进行二氧化硅包覆,形成纳米二氧化钛-碳-二氧化硅复合物。

3.根据权利要求2所述的具有核壳结构的纳米二氧化钛-二氧化硅复合光催化剂的制备方法,其特征在于,所述球状二氧化钛纳米粉末通过以下步骤制备:将乙醇、乙腈以及水混合,形成第一混合液;

向所述第一混合液中加入钛酸四丁酯,并进行搅拌,得到所述球状二氧化钛纳米粉末。

4.根据权利要求3所述的具有核壳结构的纳米二氧化钛-二氧化硅复合光催化剂的制备方法,其特征在于,将100-300体积份乙醇、10-100体积份乙腈以及2-5体积份水混合,得到第一混合液;

向所述第一混合液中加入1-10体积份的钛酸四丁酯,得到所述球状二氧化钛纳米粉末。

5.根据权利要求2所述的具有核壳结构的纳米二氧化钛-二氧化硅复合光催化剂的制备方法,其特征在于,所述对球状二氧化钛纳米粉末进行碳包覆,形成纳米二氧化钛-碳沉淀物的步骤具体包括:

将所述二氧化钛纳米球状粉末分散于多巴胺溶液中,再加入碳酸钠-碳酸氢钠缓冲液,并于150-200℃,反应,得到所述纳米二氧化钛-碳沉淀物。

6.根据权利要求2所述的具有核壳结构的纳米二氧化钛-二氧化硅复合光催化剂的制备方法,其特征在于,所述对纳米二氧化钛-碳沉淀物进行二氧化硅包覆,形成纳米二氧化钛-碳-二氧化硅复合物的步骤具体包括:

将所述纳米二氧化钛-碳沉淀物分散于乙醇和水溶液中,再加入氨水,形成第二混合液;

向所述第二混合液中加入正硅酸乙酯,反应得到所述纳米二氧化钛-碳-二氧化硅复合物。

7.根权利要求1所述的具有核壳结构的纳米二氧化钛-二氧化硅复合光催化剂的制备方法,其特征在于,步骤(2)将经表面预处理的半固化片以预定角度置于所述悬浮液中具体为:将经表面预处理的半固化片以15度~90度的角度置于所述悬浮液中。

8.根权利要求1所述的具有核壳结构的纳米二氧化钛-二氧化硅复合光催化剂的制备方法,其特征在于,步骤(3)通过腐蚀剂蒸汽对带有所述纳米二氧化钛-碳-二氧化硅复合物的半固化片进行腐蚀的过程中,半固化片置于腐蚀剂溶液的上方的1厘米~50厘米的位置,腐蚀的时间为6小时~10小时。

9.一种具有核壳结构的纳米二氧化钛-二氧化硅复合光催化剂,其特征在于,所述纳米二氧化钛-二氧化硅复合光催化剂根据权利要求1-8中任意一项方法制备得到的,所述纳米二氧化钛-二氧化硅复合光催化剂包括二氧化硅外壳以及纳米二氧化钛内核,二氧化硅外壳与纳米二氧化钛内核相互间隔而形成一空隙,所述二氧化硅外壳具有一开口,而使纳米二氧化钛内核部分暴露。

10.根据权利要求9所述的具有核壳结构的纳米二氧化钛-二氧化硅复合光催化剂,其特征在于,多个纳米二氧化钛-二氧化硅复合光催化剂中二氧化硅外壳的开口朝向一致。

11.根据权利要求9所述的纳米二氧化钛-二氧化硅复合光催化剂,其特征在于,所述纳米二氧化钛-二氧化硅复合光催化剂的粒径为200纳米~1微米,所述纳米二氧化钛-二氧化硅复合光催化剂中二氧化硅外壳的开口的尺寸为50纳米~500纳米。

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