本发明涉及光催化材料技术领域，具体涉及一种nb-rh共掺杂二氧化钛纳米棒光催化剂及其制备方法和应用。
背景技术：
二氧化钛目前是被公认的光催化反应效率最高的催化材料之一，由于煤、石油、天然气等矿石燃料的不断开发与利用，造成了能源的大量消耗和环境的严重污染，而氢气作为一种清洁能源如果能被人们利用，其将具有重要的研究意义。
光解水是指在太阳光的照射下将水直接分解为氢气和氧气，是一种利用太阳能产氢的有效方法，而如何用太阳能分解水制备氢气在全世界备受关注。其中，光解水催化剂起到了至关重要的作用。但现有的光解水催化剂通常在紫外光区有活性，而紫外光只占太阳光总能的4％，太阳光的大部分能量位于可见光区域，这部分能量却还没有加以利用。目前，直接利用太阳能分解水获取清洁能源的应用在国际上还很少。因此，研发出一种在紫外光和/或可见光下能够分解水的催化剂，能够大大提升太阳能利用效率。
技术实现要素：
为了解决现有技术的不足，本发明的目的之一是提供了一种nb-rh共掺杂二氧化钛纳米棒光催化剂，所述nb-rh共掺杂二氧化钛纳米棒光催化剂是通过溶胶-凝胶和水热法制备得到的。
本发明的目的之二是提供了上述nb-rh共掺杂二氧化钛纳米棒光催化剂的制备方法。
本发明的目的之三是提供了上述nb-rh共掺杂二氧化钛纳米棒光催化剂的应用，其可以用于在紫外光和/或可见光下光催化分解水制氢等领域。
第一方面，本发明提供一种nb-rh共掺杂tio2纳米棒光催化剂，所述催化剂为掺杂型纳米材料，微结构为一维纳米棒，其化学组成可表示为ti1-x-ynbxrhyo2；其中，0<x≤0.1；0<y≤0.1。
优选地，1×10-5≤x≤0.08，1×10-5≤y≤0.08；还优选地，1×10-4≤x≤0.06，1×10-4≤y≤0.06；进一步优选地，3×10-4≤x≤0.04，3×10-4≤y≤0.04；更优选地，5×10-4≤x≤0.02，5×10-4≤y≤0.02。
作为示例性的实例，所述nb-rh共掺杂tio2纳米棒光催化剂的化学组成可表示为：ti0.999nb0.0005rh0.0005o2；ti0.99nb0.0005rh0.0095o2；ti0.996nb0.002rh0.002o2；ti0.979nb0.001rh0.02o2；ti0.979nb0.02rh0.001o2；ti0.99nb0.005rh0.005o2；ti0.97nb0.01rh0.02o2；ti0.97nb0.02rh0.01o2；ti0.992nb0.004rh0.004o2；ti0.96nb0.02rh0.02o2。
根据本发明，所述nb-rh共掺杂tio2纳米棒的平均直径大约为5-20nm(例如约10nm)，长度为几十到几百纳米。
根据本发明，所述nb-rh共掺杂tio2纳米棒的晶体结构为锐钛矿相。
根据本发明，所述nb-rh共掺杂tio2纳米棒对紫外光和可见光均有响应。
第二方面，本发明提供上述nb-rh共掺杂二氧化钛纳米棒光催化剂的制备方法，所述方法具体包括以下步骤：
(1)分别配制铌盐乙醇溶液和铑盐乙醇溶液；
(2)将步骤(1)的铌盐乙醇溶液和铑盐乙醇溶液，以及无机酸、钛源，与乙醇混合并搅拌均匀，形成透明溶液；
(3)向上述透明溶液中加入水直至形成凝胶；
(4)将上述凝胶分散到碱溶液中，经水热反应，制备得到钛酸盐纳米管；
(5)将制备得到的钛酸盐纳米管经焙烧后，即制备得到所述nb-rh共掺杂tio2纳米棒。
根据本发明，在步骤(1)中，所述铌盐选自五氯化铌、五溴化铌中的一种或两种。优选地，所述铌盐选自五氯化铌。
根据本发明，在步骤(1)中，所述铑盐选自三氯化铑。优选地，所述铑盐选自铑含量≥38％(例如40％)的水合三氯化铑。
根据本发明，在步骤(1)中，所述铌盐乙醇溶液的浓度为0.01～0.20mol/l；优选地，所述铌盐乙醇溶液的浓度为0.02～0.10mol/l；还优选为0.02～0.08mol/l，例如为0.05mol/l。
根据本发明，在步骤(1)中，所述铑盐乙醇溶液的浓度为0.001～0.20mol/l；优选地，所述铑盐乙醇溶液的浓度为0.005～0.10mol/l；还优选为0.006～0.05mol/l，例如为0.01mol/l。
根据本发明，在步骤(2)中，所述无机酸选自盐酸或硝酸。所述无机酸的加入可以有效抑制钛源的水解，其作用是作为稳定剂。
根据本发明，所述盐酸的质量分数可以为20～35％，优选为质量分数为35％的浓盐酸。
根据本发明，所述硝酸的质量分数可以为40～75％，优选为质量分数为69％的浓硝酸。
根据本发明，在步骤(2)中，所述钛源选自钛酸四正丁酯、钛酸四异丙酯中的一种或两种。
根据本发明，在步骤(2)中，盐酸的体积与铌盐乙醇溶液中铌盐，铑盐乙醇溶液中铑盐，钛源的物质的量之比可以为(0.02～1.5ml)：(1×10-7～0.001mol)：(1×10-7～0.001mol)：0.01mol，优选为(0.1～1.0ml)：(1×10-6～0.001mol)：(1×10-6～0.001mol)：0.01mol，作为示例性的实例，为0.3ml：(5×10-6～5×10-4mol)：(5×10-6～5×10-4mol)：0.01mol。
根据本发明，在步骤(2)中，所述乙醇体积与钛源的物质的量之比可以为(5～40ml)：0.01mol，优选为(10～15ml)：0.01mol。
根据本发明，在步骤(3)中，所述的水为蒸馏水、高纯水中的一种。
根据本发明，在步骤(4)中，所述碱选自氢氧化钠或氢氧化钾。
根据本发明，在步骤(4)中，所述碱溶液的浓度为1～15mol/l，优选地，所述碱溶液的浓度为1～10mol/l。
根据本发明，在步骤(4)中，将所述凝胶在碱溶液中搅拌分散，过滤后重新分散到1～15mol/l的碱溶液中。
根据本发明，在步骤(4)中，所述水热反应的温度为120～280℃，反应时间为2～200h。优选地，所述水热反应的温度为150～240℃，反应时间为2～120h。
根据本发明，在步骤(4)中，将水热反应后获得的钛酸盐纳米管依次用纯水，浓度为0.01mol/l的稀硝酸，纯水，无水乙醇清洗多次，干燥；以充分除掉残余的碱和水分；即将钛酸盐纳米管转化为质子化的钛酸盐纳米管。
本发明中，水热反应后得到的是钛酸钠，通过酸洗，氢离子可以置换钠离子，从而得到质子化的钛酸盐纳米材料。
根据本发明，在步骤(4)中，所述干燥温度为60℃以上，例如可以为70℃；所述干燥时间为15h以上，例如可以为20h。
根据本发明，在步骤(5)中，所述焙烧温度为350～700℃，焙烧时间为1～6h；优选地，所述焙烧温度为450～650℃，焙烧时间为1～4h。
第三方面，本发明提供上述nb-rh共掺杂tio2纳米棒光催化剂的应用，其可以用于光催化水解制氢等领域。
本发明的有益效果：
本发明提供了一种nb-rh共掺杂二氧化钛纳米棒光催化剂及其制备方法和应用，本发明制备得到的nb-rh共掺杂二氧化钛纳米棒光催化剂与现有的光催化剂材料相比，具有以下优点：1)本发明制备得到的光催化剂，与普通的光催化剂相比具有一维棒状结构，且能够有效提高材料的光催化产氢活性；2)本发明的制备方法简单，易于大规模商业生产；3)本发明制备得到的光催化剂可重复利用，所述nb-rh共掺杂tio2纳米棒光催化剂可循环使用20次以上，其催化活性没有发生明显的下降现象；4)所述nb-rh共掺杂tio2纳米棒光催化剂具有较高的催化活性，作为实例，ti0.996nb0.002rh0.002o2纳米棒光催化剂的光解水产氢率高达7.58mmol/g·h，为同等条件下制备的tio2的产氢率(0.039mmol/g·h)的194倍。
附图说明
图1为本发明实施例中制备得到的nb-rh共掺杂二氧化钛纳米棒光催化剂ti1-x-ynbxrhyo2(0<x≤0.1；0<y≤0.1)的xrd图；
其中，(a)为对比例1制备得到的tio2；
(b)为实施例4制备得到的ti0.979nb0.001rh0.02o2；
(c)为实施例3制备得到的ti0.996nb0.002rh0.002o2；
(d)为实施例5制备得到的ti0.979nb0.02rh0.001o2；
(e)为实施例6制备得到的ti0.99nb0.005rh0.005o2；
(f)为实施例7制备得到的ti0.996nb0.002rh0.002o2；
(g)为实施例13制备得到的ti0.96nb0.02rh0.02o2；
(h)为实施例12制备得到的ti0.996nb0.002rh0.002o2。
图2为本发明实施例6中制备得到的ti0.99nb0.005rh0.005o2纳米棒的tem图；
图3为本发明实施例中制备得到的nb-rh共掺杂二氧化钛纳米棒的紫外-可见光吸收谱；
其中，(a)为对比例1制备得到的tio2；
(b)为实施例4制备得到的ti0.979nb0.001rh0.02o2；
(i)为实施例8制备得到的ti0.97nb0.01rh0.02o2；
(j)为实施例9制备得到的ti0.992nb0.004rh0.004o2；
(k)为实施例10制备得到的ti0.979nb0.02rh0.001o2。
图4为经550℃煅烧2h后的ti1-x-ynbxrhyo2纳米棒光催化剂的产氢率随掺杂量(x)变化图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外，应理解，在阅读了本发明所记载的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本发明所限定的范围。
本发明中，所述的光催化分解水产氢测试所用的设备为光催化分解水制氢系统(生产厂家为北京中教金源科技有限公司，型号为cel-sph2n)，具体制备步骤如下：
(1)向石英反应容器中加入10ml甲醇、100ml超纯水以及本发明制备得到的催化剂；
(2)利用机械泵抽真空直至光催化系统真空度达到负的一个大气压并继续抽真空约2h，以除去光解水制氢系统中的空气；
(3)打开磁控玻璃气泵促进系统内气体流动使气体分布均匀，用300w氙灯(光源为紫外光和可见光)垂直向下照射反应器，维持光催化反应10小时，每隔1h采样一次，通过气相色谱在线检测反应产物中的氢气组分的含量。
所述气相色谱在线检测的条件为：色谱柱tdx-01；柱温60℃。
除非另有说明，实施例中使用的原料和试剂均为市售物质。
实施例样品的xrd谱图是使用miniflex-600粉末衍射仪进行表征。
实施例样品的透射电镜是使用扫描透射电子显微镜tecnaig2f20进行表征。
实施例样品的紫外可见吸收光谱是使用lambda950型紫外-可见分光光度计进行表征。
制备例1
将五氯化铌和铑含量为40％的水合三氯化铑分别溶于乙醇，配制0.05m的五氯化铌乙醇溶液和0.01m的三氯化铑乙醇溶液。
实施例1
将约1ml盐酸，0.13ml上述制备例1制备得到的0.05m的五氯化铌，1ml上述制备例1制备得到的0.01m的三氯化铑和3.4g钛酸丁酯依次加入到20ml无水乙醇溶液中，通过搅拌以加速溶解并形成透明溶液，然后加入3-5ml高纯水，继续搅拌直至形成凝胶。将凝胶倒入10m的naoh溶液中搅拌分散，过滤后重新分散到10m的naoh溶液中，然后于150℃水热反应100h。冷却后的产物依次分别利用纯水，稀硝酸，纯水，无水乙醇清洗多次，然后于70℃烘箱干燥20h，之后放入马弗炉中于450℃煅烧4h，获得nb-rh共掺杂tio2纳米棒——ti0.999nb0.0005rh0.0005o2纳米棒。
结果表明：实施例1制备得到的nb-rh共掺杂tio2纳米棒为一维纳米棒结构，晶体结构为锐钛矿相。
实施例1制备得到的光催化剂应用于上述光催化分解水制氢实验中，结果如表1所示。
实施例2
将约1ml盐酸，0.13ml上述制备例1制备得到的0.05m的五氯化铌，10ml上述制备例1制备得到的0.01m的三氯化铑和3.4g钛酸丁酯依次加入到20ml无水乙醇溶液中，通过搅拌以加速溶解并形成透明溶液，然后加入3-5ml高纯水，继续搅拌直至形成凝胶。将凝胶倒入10m的naoh溶液中搅拌分散，过滤后重新分散到10m的naoh溶液中，然后于150℃水热反应100h。冷却后的产物依次分别利用纯水，稀硝酸，纯水，无水乙醇清洗多次，然后于70℃烘箱干燥20h，之后放入马弗炉中于450℃煅烧4h，获得nb-rh共掺杂tio2纳米棒——ti0.99nb0.0005rh0.0095o2纳米棒。
结果表明：实施例2制备得到的nb-rh共掺杂tio2纳米棒为一维纳米棒结构，晶体结构为锐钛矿相。
实施例2制备得到的光催化剂应用于上述光催化分解水制氢实验中，结果如表1所示。
实施例3
将约1ml盐酸，0.42ml上述制备例1制备得到的0.05m的五氯化铌，2.5ml上述制备例1制备得到的0.01m的三氯化铑和3.4g钛酸丁酯依次加入到20ml无水乙醇溶液中，通过搅拌以加速溶解并形成透明溶液，然后加入3-5ml高纯水，继续搅拌直至形成凝胶。将凝胶倒入10m的naoh溶液中搅拌分散，过滤后重新分散到10m的naoh溶液中，然后于150℃水热反应100h。冷却后的产物依次分别利用纯水，稀硝酸，纯水，无水乙醇清洗多次，然后于70℃烘箱干燥20h，之后放入马弗炉中于450℃煅烧4h，获得nb-rh共掺杂tio2纳米棒——ti0.996nb0.002rh0.002o2纳米棒。
结果表明：实施例3制备得到的nb-rh共掺杂tio2纳米棒为一维纳米棒结构，晶体结构为锐钛矿相。
实施例3制备得到的光催化剂应用于上述光催化分解水制氢实验中，结果如表1所示。
实施例4
将约1ml盐酸，0.23ml上述制备例1制备得到的0.05m的五氯化铌，22ml上述制备例1制备得到的0.01m的三氯化铑和3.4g钛酸丁酯依次加入到20ml无水乙醇溶液中，通过搅拌以加速溶解并形成透明溶液，然后加入3-5ml高纯水，继续搅拌直至形成凝胶。将凝胶倒入10m的naoh溶液中搅拌分散，过滤后重新分散到10m的naoh溶液中，然后于150℃水热反应100h。冷却后的产物依次分别利用纯水，稀硝酸，纯水，无水乙醇清洗多次，然后于70℃烘箱干燥20h，之后放入马弗炉中于450℃煅烧4h，获得nb-rh共掺杂tio2纳米棒——ti0.979nb0.001rh0.02o2纳米棒。
结果表明：实施例4制备得到的nb-rh共掺杂tio2纳米棒为一维纳米棒结构，晶体结构为锐钛矿相。
实施例4制备得到的光催化剂应用于上述光催化分解水制氢实验中，结果如表1所示。
实施例5
将约1ml盐酸，4ml上述制备例1制备得到的0.05m的五氯化铌，1.5ml上述制备例1制备得到的0.01m的三氯化铑和3.4g钛酸丁酯依次加入到20ml无水乙醇溶液中，通过搅拌以加速溶解并形成透明溶液，然后加入3-5ml高纯水，继续搅拌直至形成凝胶。将凝胶倒入10m的naoh溶液中搅拌分散，过滤后重新分散到10m的naoh溶液中，然后于150℃水热反应100h。冷却后的产物依次分别利用纯水，稀硝酸，纯水，无水乙醇清洗多次，然后于70℃烘箱干燥20h，之后放入马弗炉中于450℃煅烧4h，获得nb-rh共掺杂tio2纳米棒——ti0.979nb0.02rh0.001o2纳米棒。
结果表明：实施例5制备得到的nb-rh共掺杂tio2纳米棒为一维纳米棒结构，晶体结构为锐钛矿相。
实施例5制备得到的光催化剂应用于上述光催化分解水制氢实验中，结果如表1所示。
实施例6
将约0.5ml盐酸，1ml上述制备例1制备得到的0.05m的五氯化铌，5.5ml上述制备例1制备得到的0.01m的三氯化铑和3.4g钛酸丁酯依次加入到20ml无水乙醇溶液中，通过搅拌以加速溶解并形成透明溶液，然后加入3-5ml高纯水，继续搅拌直至形成凝胶。将凝胶倒入8m的naoh溶液中搅拌分散，过滤后重新分散到8m的naoh溶液中，然后于180℃水热反应24h。冷却后的产物依次分别利用纯水，稀硝酸，纯水，无水乙醇清洗多次，然后于70℃烘箱干燥20h，之后放入马弗炉中于550℃煅烧2h，获得nb-rh共掺杂tio2纳米棒——ti0.99nb0.005rh0.005o2纳米棒。
结果表明：实施例6制备得到的nb-rh共掺杂tio2纳米棒为一维纳米棒结构，晶体结构为锐钛矿相。
实施例6制备得到的光催化剂应用于上述光催化分解水制氢实验中，结果如表1所示。
实施例7
将约0.5ml盐酸，0.42ml上述制备例1制备得到的0.05m的五氯化铌，2.5ml上述制备例1制备得到的0.01m的三氯化铑和3.4g钛酸丁酯依次加入到20ml无水乙醇溶液中，通过搅拌以加速溶解并形成透明溶液，然后加入3-5ml高纯水，继续搅拌直至形成凝胶。将凝胶倒入8m的naoh溶液中搅拌分散，过滤后重新分散到8m的naoh溶液中，然后于180℃水热反应24h。冷却后的产物依次分别利用纯水，稀硝酸，纯水，无水乙醇清洗多次，然后于70℃烘箱干燥20h，之后放入马弗炉中于550℃煅烧2h，获得nb-rh共掺杂tio2纳米棒——ti0.996nb0.002rh0.002o2纳米棒。
结果表明：实施例7制备得到的nb-rh共掺杂tio2纳米棒为一维纳米棒结构，晶体结构为锐钛矿相。
实施例7制备得到的光催化剂应用于上述光催化分解水制氢实验中，结果如表1所示。
实施例8
将约0.5ml盐酸，2ml上述制备例1制备得到的0.05m的五氯化铌，5.5ml上述制备例1制备得到的0.01m的三氯化铑和3.4g钛酸丁酯依次加入到20ml无水乙醇溶液中，通过搅拌以加速溶解并形成透明溶液，然后加入3-5ml高纯水，继续搅拌直至形成凝胶。将凝胶倒入8m的naoh溶液中搅拌分散，过滤后重新分散到8m的naoh溶液中，然后于180℃水热反应24h。冷却后的产物依次分别利用纯水，稀硝酸，纯水，无水乙醇清洗多次，然后于70℃烘箱干燥20h，之后放入马弗炉中于550℃煅烧2h，获得nb-rh共掺杂tio2纳米棒——ti0.97nb0.01rh0.02o2纳米棒。
结果表明：实施例8制备得到的nb-rh共掺杂tio2纳米棒为一维纳米棒结构，晶体结构为锐钛矿相。
实施例8制备得到的光催化剂应用于上述光催化分解水制氢实验中，结果如表1所示。
实施例9
将约0.5ml盐酸，0.81ml上述制备例1制备得到的0.05m的五氯化铌，4.5ml上述制备例1制备得到的0.01m的三氯化铑和3.4g钛酸丁酯依次加入到20ml无水乙醇溶液中，通过搅拌以加速溶解并形成透明溶液，然后加入3-5ml高纯水，继续搅拌直至形成凝胶。将凝胶倒入8m的naoh溶液中搅拌分散，过滤后重新分散到8m的naoh溶液中，然后于180℃水热反应24h。冷却后的产物依次分别利用纯水，稀硝酸，纯水，无水乙醇清洗多次，然后于70℃烘箱干燥20h，之后放入马弗炉中于550℃煅烧2h，获得nb-rh共掺杂tio2纳米棒——ti0.992nb0.004rh0.004o2纳米棒。
结果表明：实施例9制备得到的nb-rh共掺杂tio2纳米棒为一维纳米棒结构，晶体结构为锐钛矿相。
实施例9制备得到的光催化剂应用于上述光催化分解水制氢实验中，结果如表1所示。
实施例10
将约0.3ml盐酸，4ml上述制备例1制备得到的0.05m的五氯化铌，1.5ml上述制备例1制备得到的0.01m的三氯化铑和3.4g钛酸丁酯依次加入到20ml无水乙醇溶液中，通过搅拌以加速溶解并形成透明溶液，然后加入3-5ml高纯水，继续搅拌直至形成凝胶。将凝胶倒入5m的naoh溶液中搅拌分散，过滤后重新分散到5m的naoh溶液中，然后于240℃水热反应2h。冷却后的产物依次分别利用纯水，稀硝酸，纯水，无水乙醇清洗多次，然后于70℃烘箱干燥20h，之后放入马弗炉中于650℃煅烧1h，获得nb-rh共掺杂tio2纳米棒——ti0.979nb0.02rh0.001o2纳米棒。
结果表明：实施例10制备得到的nb-rh共掺杂tio2纳米棒为一维纳米棒结构，晶体结构为锐钛矿相。
实施例10制备得到的光催化剂应用于上述光催化分解水制氢实验中，结果如表1所示。
实施例11
将约0.3ml盐酸，4ml上述制备例1制备得到的0.05m的五氯化铌，11ml上述制备例1制备得到的0.01m的三氯化铑和3.4g钛酸丁酯依次加入到20ml无水乙醇溶液中，通过搅拌以加速溶解并形成透明溶液，然后加入3-5ml高纯水，继续搅拌直至形成凝胶。将凝胶倒入5m的naoh溶液中搅拌分散，过滤后重新分散到5m的naoh溶液中，然后于240℃水热反应2h。冷却后的产物依次分别利用纯水，稀硝酸，纯水，无水乙醇清洗多次，然后于70℃烘箱干燥20h，之后放入马弗炉中于650℃煅烧1h，获得nb-rh共掺杂tio2纳米棒——ti0.97nb0.02rh0.01o2纳米棒。
结果表明：实施例11制备得到的nb-rh共掺杂tio2纳米棒为一维纳米棒结构，晶体结构为锐钛矿相。
实施例11制备得到的光催化剂应用于上述光催化分解水制氢实验中，结果如表1所示。
实施例12
将约0.3ml盐酸，0.42ml上述制备例1制备得到的0.05m的五氯化铌，2.5ml上述制备例1制备得到的0.01m的三氯化铑和3.4g钛酸丁酯依次加入到20ml无水乙醇溶液中，通过搅拌以加速溶解并形成透明溶液，然后加入3-5ml高纯水，继续搅拌直至形成凝胶。将凝胶倒入5m的naoh溶液中搅拌分散，过滤后重新分散到5m的naoh溶液中，然后于240℃水热反应2h。冷却后的产物依次分别利用纯水，稀硝酸，纯水，无水乙醇清洗多次，然后于70℃烘箱干燥20h，之后放入马弗炉中于650℃煅烧1h，获得nb-rh共掺杂tio2纳米棒——ti0.996nb0.002rh0.002o2纳米棒。
结果表明：实施例12制备得到的nb-rh共掺杂tio2纳米棒为一维纳米棒结构，晶体结构为锐钛矿相。
实施例12制备得到的光催化剂应用于上述光催化分解水制氢实验中，结果如表1所示。
实施例13
将约0.3ml盐酸，4ml上述制备例1制备得到的0.05m的五氯化铌，22ml上述制备例1制备得到的0.01m的三氯化铑和3.4g钛酸丁酯依次加入到20ml无水乙醇溶液中，通过搅拌以加速溶解并形成透明溶液，然后加入3-5ml高纯水，继续搅拌直至形成凝胶。将凝胶倒入5m的naoh溶液中搅拌分散，过滤后重新分散到5m的naoh溶液中，然后于240℃水热反应2h。冷却后的产物依次分别利用纯水，稀硝酸，纯水，无水乙醇清洗多次，然后于70℃烘箱干燥20h，之后放入马弗炉中于650℃煅烧1h，获得nb-rh共掺杂tio2纳米棒——ti0.96nb0.02rh0.02o2纳米棒。
结果表明：实施例13制备得到的nb-rh共掺杂tio2纳米棒为一维纳米棒结构，晶体结构为锐钛矿相。
实施例13制备得到的光催化剂应用于上述光催化分解水制氢实验中，结果如表1所示。
对比例1
将约1ml盐酸和3.4g钛酸丁酯依次加入到20ml无水乙醇溶液中。通过搅拌以加速溶解并形成透明溶液，然后加入3-5ml高纯水，继续搅拌直至形成凝胶。将凝胶倒入10m的naoh溶液中搅拌分散，过滤后重新分散到10m的naoh溶液中，然后于150℃水热反应100h。冷却后的产物依次分别利用纯水，稀硝酸，纯水，无水乙醇清洗多次，然后于70℃烘箱干燥20h，之后放入马弗炉中于450℃煅烧4h，获得tio2纳米棒。
将上述实施例1-13和对比例1制备得到的nb-rh共掺杂tio2纳米棒应用到上述的光催化分解水制氢系统实验中，结果如表1所示：
从上述实施例的结果表明，nb和rh共掺杂制备得到的二氧化钛纳米棒光光催化剂，与未掺杂型二氧化钛纳米棒光催化剂相比，其催化制氢活性有较大幅度提高，作为实例，ti0.996nb0.002rh0.002o2纳米棒光催化剂的光解水产氢率高达7.58mmol/g·h，为同等条件下制备的tio2的产氢率(0.039mmol/g·h)的194倍。
本发明制备得到nb和rh共掺杂的二氧化钛纳米棒光催化剂的产氢率高，化学性能稳定，不易失活(特别是与生物产氢使用的产氢酶相比)，可循环使用，无光刻蚀现象。
所述ti1-x-ynbxrhyo2催化剂，随着煅烧温度的提高和煅烧时间的延长，样品的结晶度将有所提高且晶粒有轻微长大(主要体现为纳米棒的平均直径随煅烧条件的不同而在10-13nm之间波动)。
从上述实施例制备得到的紫外-可见光吸收光谱可知，纯二氧化钛在可见光区无吸收，掺杂后的二氧化钛纳米棒在可见光区有明显的光吸收，且随着掺杂量的变化，可见光吸收强度也随之改变。
以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。