[发明专利]一种纳米TiO2

说明书

本发明公开了一种纳米TiO₂/UiO‑66复合材料的制备方法与应用，制备方法为分别称取一定量纳米TiO₂与UiO‑66，分散在无水乙醇溶液中，超声处理进行超声组装，然后将超声后的乙醇分散液置于恒温条件下蒸发溶剂，得到复合材料。本发明采用超声组装‑溶剂蒸发法将纳米TiO₂和UiO‑66复合，有利于提升光催化材料的比表面积，提升材料的吸附能力，使污染物富集在光催化剂的周围，克服了二氧化钛与污染物接触不充分的短板，促进了二氧化钛基光催化与水体中污染物的接触，同时UiO‑66的存在还促进了光生电子空穴的分离，从而大幅度提升了二氧化钛基光催化剂的光催化降解能。该材料合成方便，经济成本低，循环使用性好具有非常好的应用前景。

技术领域

本发明属于一种光催化纳米材料，尤其涉及一种纳米TiO₂/UiO-66复合材料的制备方法与应用。

背景技术

太阳能的利用主要涉及到光效用以及热效应，在上个世纪七十年代日本科学家Kenichi Honda和Akira Fujishima首次发现Honda-Fujishima效应以来，利用半导体光催化来开发新能源和处理环境污染物的研究也愈来愈多。半导体光催化剂在光照的条件下，当光照的能量大于或者等于其禁带宽度时，价带中的电子被激发跃迁至导带上，同时价带留下相应的空穴，形成电子-空穴对。光生电子和空穴分离后，会转移至半导体光催化材料的表面，生成大量的活性氧自由基参与表面反应。其中光生电子具有极强的还原能力，可利用其来进行水分解制备高效氢能源以及水体污染中的重金属离子的还原。光生空穴具有极强的氧化能力，可以与水分子、氧分子以及材料的表面基团反应，生成羟基自由基、单线态氧等活性物质可以对VOC、水体有色有机物、有毒有机物进行氧化降解。光催化技术的优点使其在污染物降解，环境保护方面具有极大的应用潜力。

目前的光催化材料主要集中在过渡金属氧化物以及硫化物，以CdS、TiO₂、ZnO、WO₃等材料研究较多，其中TiO₂因为其制备成本低，催化性能稳定，材料毒性极低，而被认为是最具有应用潜力的光催化半导体材料。但TiO₂材料本身的比表面积较小，在水体污染物的降解过程中，与污染物的接触能力较弱，光生电子-空穴对重组复合较快，使其光催化效率并不理想。因此提高TiO₂材料与污染物的接触来进一步提高其光催化效果是一个亟待解决的问题。

发明内容

发明目的：本发明的目的为提供一种提高二氧化钛材料与污染物接触程度以促进光催化效果的TiO₂/UiO-66复合光催化剂的制备方法；本发明的第二目的在于提供上述TiO2/UiO-66复合光催化材料在紫外光的照射下对有机污染物的降解应用。

技术方案：本发明的一种纳米TiO₂/UiO-66复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)由钛酸四丁酯利用水热法进行水解、煅烧后得到纳米TiO₂颗粒；

(2)以N,N-二甲基甲酰胺为溶剂，对苯二甲酸为配体，ZrCl₄为锆源，利用水热制备UiO-66材料；

(3)分别取制备的纳米TiO₂颗粒和UiO-66材料分散在无水乙醇溶液中，采用超声处理，使纳米TiO₂颗粒和UiO-66材料进行自组装；

(4)将超声后的乙醇分散液置于恒温条件下至溶剂完全蒸发，得到TiO₂/UiO-66复合材料。