CN104831256A - 一种钛酸铅/二氧化钛二维单晶异质结可见光催化剂的制备方法 - Google Patents

一种钛酸铅/二氧化钛二维单晶异质结可见光催化剂的制备方法 Download PDF

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李铭
任召辉
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Abstract

本发明涉及一种钛酸铅/二氧化钛二维单晶异质结可见光催化剂的制备方法，以钛酸四正丁酯的乙醇溶液和钙钛矿相钛酸铅单晶纳米片作为水热反应的物料，通过钛酸四正丁酯的水解获得锐钛矿相二氧化钛，以氢氧化钾作为矿化剂调整溶液pH值，并加入去离子水促进钛酸四正丁酯的水解，然后转移至反应釜中进行水热处理，得到钛酸铅/二氧化钛二维单晶异质结可见光催化剂。本发明制备工艺过程简单，易于控制，无污染，成本低，易于大规模生产；制得的复合材料中二氧化钛能够在钙钛矿相钛酸铅单晶纳米片上均匀生长、分布；且可见光催化效率高。

Description

一种钛酸铅/二氧化钛二维单晶异质结可见光催化剂的制备方法
技术领域
本发明涉及一种钛酸铅/二氧化钛二维单晶异质结可见光催化剂的制备方法，属于无机非金属材料领域。
背景技术
二氧化钛是研究和应用最广泛的一种半导体光催化剂，纯二氧化钛由于其禁带宽度（锐钛矿相二氧化钛的禁带宽度为3.2eV）较大，只能在紫外光照条件下才可以催化分解水制氢和降解有机污染物。但是，紫外光仅占太阳光的3%~5%，相比之下可见光约占太阳能的43%，因此，将TiO2的光催化降解吸收波段调节至可见光波段将具有重要的现实意义。目前，实现TiO2可见光催化的主要方法集中在离子掺杂、表面改性和TiO2复合材料等。钙钛矿结构钛酸铅(PbTiO3)是一种典型的铁电氧化物，其结构简单，并具有优异的铁电、压电、介电性能，钙钛矿相钛酸铅的禁带宽度约为2.8eV，处在可见光区域，如果把TiO2和钙钛矿相钛酸铅单晶纳米片复合成一种异质结时，就可以利用钛酸铅来吸收可见光光子实现TiO2的可见光催化。且钙钛矿相钛酸铅的自发极化可以提高该种异质结的可见光催化效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工艺简单，过程易于控制，可见光催化效率较高的钛酸铅/二氧化钛二维单晶异质结可见光催化剂的制备方法。
本发明的钛酸铅/二氧化钛二维单晶异质结可见光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
1）将钛酸四正丁酯溶解在乙醇中，配制Ti4+浓度为0.047mol/L的钛酸四正丁酯的乙醇溶液;
2）向步骤1）制得的钛酸四正丁酯的乙醇溶液中加入钙钛矿相钛酸铅单晶纳米片，钛酸四正丁酯与钙钛矿相钛酸铅的摩尔比为0.1-0.4:1，并搅拌混合均匀，得到悬浮液；
3）将步骤2）制得的悬浮液加入到反应釜内胆中，搅拌下，加入氢氧化钾矿化剂调整溶液pH值=7-14，同时加入去离子水调节反应釜内胆中的反应物料体积达到反应釜内胆容积的80%，搅拌混合均匀；
4）将步骤3）配置有反应物料的反应釜内胆置于反应釜中，密封，于200℃下反应至少12个小时，让反应釜自然冷却到室温，卸釜后，用无水乙醇洗涤反应产物，过滤，烘干。
本发明中，所述的钙钛矿相钛酸铅单晶纳米片可采用中国专利ZL201210036177.8公开的方法制备获得。
本发明中，所述的反应釜为聚四氟乙烯内胆，不锈钢套件密闭的反应釜。所述的钛酸四正丁酯、乙醇和氢氧化钾的纯度都不低于分析纯。
本发明采用水热反应方法，以钛酸四正丁酯的乙醇溶液和钙钛矿相钛酸铅单晶纳米片作为水热反应的反应物料，通过钛酸四正丁酯的水解来获得锐钛矿相二氧化钛，以氢氧化钾作为矿化调整溶液pH值，并加入去离子水来促进钛酸四正丁酯的水解，然后转移至反应釜中，在200℃下密闭水热处理，得到钛酸铅（PbTiO3）/二氧化钛（TiO2）二维单晶异质结可见光催化剂。
本发明工艺在实施过程中，没有引入其它杂质离子，所以水热后只需要用乙醇洗涤即可。本发明工艺过程简单，易于控制，无污染，成本低，易于大规模生产。制得的复合材料中二氧化钛能够在钙钛矿相钛酸铅单晶纳米片上均匀生长、分布；且可见光催化效率很高，能够在40min内降解80%的亚甲基蓝（MB）。
附图说明
图1是本发明制备的钙钛矿相钛酸铅单晶纳米片与锐钛矿相二氧化钛二维单晶异质结的XRD图谱；
图2是本发明制备的钙钛矿相钛酸铅单晶纳米片与锐钛矿相二氧化钛二维单晶异质结的SEM图片；
图3是本发明制备的钙钛矿相钛酸铅单晶纳米片与锐钛矿相二氧化钛二维单晶异质结的TEM切片横截面HAADF图谱；
图4是本发明制备的钙钛矿相钛酸铅单晶纳米片与锐钛矿相二氧化钛二维单晶异质结降解亚甲基蓝（MB）不同时间的紫外-可见光吸收图。
具体实施方式
以下结合实施例进一步说明本发明。
实施例1
1）将钛酸四正丁酯溶解在25ml乙醇中，配成Ti4+浓度为0.047mol/L的乙醇溶液，并搅拌至完全溶解;
2）向步骤1）制得的钛酸四正丁酯的乙醇溶液中加入钙钛矿相钛酸铅单晶纳米片，使得钛酸四正丁酯与钙钛矿相钛酸铅的摩尔比为0.4:1，并搅拌混合均匀，得到悬浮液；
3）将步骤2）制得的悬浮液加入到反应釜内胆中搅拌，加氢氧化钾矿化剂调整溶液pH值=8，加入去离子水调节反应釜内胆中的反应物料体积达到反应釜内胆容积的80%，并再次搅拌混合均匀；
4）将步骤3）配置有反应物料的反应釜内胆置于反应釜中，密封，于200℃下反应12个小时后，让反应釜自然冷却到室温，卸釜后，用无水乙醇洗涤反应产物，过滤，烘干，得到钛酸铅/二氧化钛二维单晶异质结可见光催化剂。其XRD图谱见图1，由图可见所得峰是钙钛矿相钛酸铅与锐钛矿相二氧化钛的叠加峰，无其它杂质峰。其SEM图见图2，TEM切片横截面HAADF图谱见图3，由图2和图3可见制得的二氧化钛纳米颗粒均匀生长在钙钛矿相钛酸铅单晶纳米片上，呈现典型八面体形状。其催化亚甲基蓝（催化剂用量为0.1g每100 ml亚甲基蓝溶液，亚甲基蓝溶液的浓度为10-5mol/L）的效果如图4，随着时间的推移，溶液的吸光度显著减小，能够在40min内降解80%的MB，由此可见所得的复合材料的可见光催化效率很高。
实施例2
1）将钛酸四正丁酯溶解在25ml乙醇中，配成Ti4+浓度为0.047mol/L的乙醇溶液，并搅拌至完全溶解;
2）向步骤1）制得的钛酸四正丁酯的乙醇溶液中加入钙钛矿相钛酸铅单晶纳米片，使得钛酸四正丁酯与钙钛矿相钛酸铅的摩尔比为0.1:1，并搅拌混合均匀，得到悬浮液；
3）将步骤2）制得的悬浮液加入到反应釜内胆中，搅拌下加入氢氧化钾矿化剂，调节溶液pH值至12，加入去离子水调节反应釜内胆中的反应物料体积达到反应釜内胆容积的80%，并再次搅拌混合均匀；
4）将步骤3）配置有反应物料的反应釜内胆置于反应釜中，密封，于200℃下反应12个小时后，让反应釜自然冷却到室温，卸釜后，用无水乙醇洗涤反应产物，过滤，烘干，得到钛酸铅/二氧化钛二维单晶异质结可见光催化剂。其可见光催化性能很好，能够在40min内降解80%的MB。
实施例3
1）将钛酸四正丁酯溶解在25ml乙醇中，配成Ti4+浓度为0.047mol/L的乙醇溶液，并搅拌至完全溶解;
2）向步骤1）制得的钛酸四正丁酯的乙醇溶液中加入钙钛矿相钛酸铅单晶纳米片，使得钛酸四正丁酯与钙钛矿相钛酸铅的摩尔比为0.2:1，并搅拌混合均匀，得到悬浮液；
3）将步骤2）制得的悬浮液加入到反应釜内胆中，搅拌下加入氢氧化钾矿化剂，调节溶液pH值至14，加入去离子水调节反应釜内胆中的反应物料体积达到反应釜内胆容积的80%，并再次搅拌混合均匀；
4）将步骤3）配置有反应物料的反应釜内胆置于反应釜中，密封，于200℃下反应12个小时后，让反应釜自然冷却到室温，卸釜后，用无水乙醇洗涤反应产物，过滤，烘干，得到钛酸铅/二氧化钛二维单晶异质结可见光催化剂。其可见光催化性能很好，能够在40min内降解80%的MB。

Claims (3)

1.一种钛酸铅/二氧化钛二维单晶异质结可见光催化剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1）将钛酸四正丁酯溶解在乙醇中，配制Ti4+浓度为0.047mol/L的钛酸四正丁酯的乙醇溶液;
2）向步骤1）制得的钛酸四正丁酯的乙醇溶液中加入钙钛矿相钛酸铅单晶纳米片，钛酸四正丁酯与钙钛矿相钛酸铅的摩尔比为0.1-0.4:1，并搅拌混合均匀，得到悬浮液；
3）将步骤2）制得的悬浮液加入到反应釜内胆中，搅拌下，加入氢氧化钾矿化剂调整溶液pH值=7-14，同时加入去离子水调节反应釜内胆中的反应物料体积达到反应釜内胆容积的80%，搅拌混合均匀；
4）将步骤3）配置有反应物料的反应釜内胆置于反应釜中，密封，于200℃下反应至少12个小时，让反应釜自然冷却到室温，卸釜后，用无水乙醇洗涤反应产物，过滤，烘干。
2.根据权利要求1所述的钛酸铅/二氧化钛二维单晶异质结可见光催化剂的制备方法，其特征是所述的反应釜为聚四氟乙烯内胆，不锈钢套件密闭的反应釜。
3.根据权利要求1所述的钛酸铅/二氧化钛二维单晶异质结可见光催化剂的制备方法，其特征是所述的钛酸四正丁酯、乙醇和氢氧化钾的纯度都不低于分析纯。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106637406A (zh) * 2016-12-06 2017-05-10 浙江大学 一种铁酸铋/钛酸铅单晶异质结的制备方法
CN108031463A (zh) * 2017-11-13 2018-05-15 哈尔滨理工大学 一种金红石/锐钛矿二氧化钛/钛酸锂铅及制备方法
CN110656350A (zh) * 2019-11-13 2020-01-07 苏州大学 铁电薄膜三元复合光电极及其制备方法
CN114684786A (zh) * 2020-12-25 2022-07-01 江苏康润净化科技有限公司 一种基于钙钛矿二氧化钛异质结构高效制氢制氧的方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011011299A1 (en) * 2009-07-21 2011-01-27 Sigma-Aldrich Co. Compositions and methods of use for forming titanium- containing thin films
CN102534794A (zh) * 2012-02-17 2012-07-04 浙江大学 钙钛矿钛酸铅单晶纳米片的制备方法
CN103263907A (zh) * 2013-05-31 2013-08-28 浙江大学 一种二氧化钛/钛酸铅复合纳米光催化剂及其制备方法
CN103877964A (zh) * 2014-03-12 2014-06-25 浙江大学 一种钙钛矿相钛酸铅单晶纳米线与锐钛矿相二氧化钛的异质结的制备方法
CN104001493A (zh) * 2013-06-21 2014-08-27 浙江大学 一种八面体形貌的PbTiO3-TiO2复合纳米光催化剂的制备方法
CN104261463A (zh) * 2014-09-29 2015-01-07 浙江大学 一种钛酸铅纳米片与硫化镉纳米颗粒复合材料的制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011011299A1 (en) * 2009-07-21 2011-01-27 Sigma-Aldrich Co. Compositions and methods of use for forming titanium- containing thin films
CN102534794A (zh) * 2012-02-17 2012-07-04 浙江大学 钙钛矿钛酸铅单晶纳米片的制备方法
CN103263907A (zh) * 2013-05-31 2013-08-28 浙江大学 一种二氧化钛/钛酸铅复合纳米光催化剂及其制备方法
CN104001493A (zh) * 2013-06-21 2014-08-27 浙江大学 一种八面体形貌的PbTiO3-TiO2复合纳米光催化剂的制备方法
CN103877964A (zh) * 2014-03-12 2014-06-25 浙江大学 一种钙钛矿相钛酸铅单晶纳米线与锐钛矿相二氧化钛的异质结的制备方法
CN104261463A (zh) * 2014-09-29 2015-01-07 浙江大学 一种钛酸铅纳米片与硫化镉纳米颗粒复合材料的制备方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106637406A (zh) * 2016-12-06 2017-05-10 浙江大学 一种铁酸铋/钛酸铅单晶异质结的制备方法
CN106637406B (zh) * 2016-12-06 2018-12-25 浙江大学 一种铁酸铋/钛酸铅单晶异质结的制备方法
CN108031463A (zh) * 2017-11-13 2018-05-15 哈尔滨理工大学 一种金红石/锐钛矿二氧化钛/钛酸锂铅及制备方法
CN110656350A (zh) * 2019-11-13 2020-01-07 苏州大学 铁电薄膜三元复合光电极及其制备方法
CN110656350B (zh) * 2019-11-13 2021-11-19 苏州大学 铁电薄膜三元复合光电极及其制备方法
CN114684786A (zh) * 2020-12-25 2022-07-01 江苏康润净化科技有限公司 一种基于钙钛矿二氧化钛异质结构高效制氢制氧的方法

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