一种TiO2@SiO2材料的制备方法

专利2025-06-12  34


本发明涉及纳米材料,具体为一种tio2@sio2材料的制备方法。


背景技术:

1、在现代科技发展中,纳米材料因其独特的物理、化学性质,在光催化、环境保护、能源转换等领域得到了广泛应用。其中,二氧化钛(tio2)作为一种重要的半导体光催化材料,由于其优异的光催化性能、化学稳定性和低成本等优点,备受研究和应用关注。然而,tio2材料在实际应用中存在着一些限制,主要包括以下几个方面:1.光响应范围有限:tio2的带隙宽度较大(约3.2ev),只能吸收紫外光(占太阳光谱的不到5%),这极大限制了其在可见光范围内的光催化效率。2.光生电子-空穴对易复合:在光催化过程中,tio2容易发生光生电子-空穴对的复合,导致光催化效率下降。如何有效抑制光生电子-空穴对的复合是提高tio2光催化效率的关键问题之一。3.颗粒团聚问题:tio2纳米颗粒在分散过程中容易发生团聚,形成大颗粒,降低其比表面积和光催化活性。这使得在实际应用中,tio2的性能难以充分发挥。


技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种tio2@sio2材料的制备方法,以解决背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种tio2@sio2材料的制备方法。

3、一种tio2@sio2材料的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:

4、s1、将溴化十六烷基三甲铵(ctab)溶解于去离子水中,形成均匀分散的溶液,接着加入锐钛矿tio2,用磁力搅拌器在30℃下搅拌24h,离心和洗涤循环两次,得到经过溴化十六烷基三甲铵改性的锐钛矿tio2;

5、s2、将经过ctab改性的锐钛矿tio2分散于去离子水和乙醇的混合溶液中,超声处理后,得到分散体悬浮液;

6、s3、用精密泵将氨水引入上述分散体悬浮液中,加入正硅酸四乙酯(teos),在20℃下搅拌12h,反应结束后,离心,并用乙醇和去离子水各洗涤两次;

7、s4、将洗涤后的材料在40℃下真空干燥24小时,将样品在550℃下煅烧2h,得到tio2@sio2材料。

8、进一步的:所述步骤s1中ctab、锐钛矿tio2和去离子水的用量比为0.1-0.3g:0.1-0.3g:10-80ml。

9、进一步的:所述步骤s1中锐钛矿tio2的粒径为5-10nm。

10、进一步的:所述步骤s2中去离子水和乙醇的体积比为1:4。

11、进一步的:所述步骤s2中ctab改性的锐钛矿tio2和去离子水与乙醇的混合溶液的用量比为。

12、进一步的:所述步骤s3中氨水的质量分数为22%-28%。

13、进一步的:所述步骤s3中氨水和teos体积比为1:1。

14、进一步的:所述步骤s1中离心的时间为10min,转速为10000rpm。

15、进一步的:所述步骤s2中超声的时间为20min,频率为250w。

16、与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:(1)sio2包覆层增强了对可见光的吸收,扩展了材料的光催化响应范围,从而提高了光催化效率。此外,tio2@sio2材料表现出优异的稳定性和耐久性,tio2@sio2材料中的si-o-ti键是强的共价键起到了抑制作用,能够增加材料的结构稳定性,抑制tio2相变的发生,从而延长了其使用寿命,表现为sio2包覆层在高温环境下有效防止了锐钛矿tio2向金红石相转变。(2)由于tio2和sio2均为无毒材料,使用过程中不会对环境造成二次污染,符合绿色环保要求。在光催化降解过程中,生成的产物无害,不会对环境和生物体产生负面影响。sio2的存在增加了材料的比表面积,提供了更多的活性位点,进一步提高了光催化效率。tio2@sio2复合材料在溶液中的分散性良好,避免了tio2颗粒的团聚,确保了光催化效果的均一性。



技术特征:

1.一种tio2@sio2材料的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的一种tio2@sio2材料的制备方法,其特征在于:所述步骤s1中溴化十六烷基三甲铵、锐钛矿tio2和去离子水的用量比为0.1-0.3g:0.1-0.3g:10-80ml。

3.根据权利要求1所述的一种tio2@sio2材料的制备方法,其特征在于:所述步骤s1中锐钛矿tio2的粒径为5-10nm。

4.根据权利要求1所述的一种tio2@sio2材料的制备方法,其特征在于:所述步骤s2中去离子水和乙醇的体积比为1:4。

5.根据权利要求1所述的一种tio2@sio2材料的制备方法,其特征在于:所述步骤s2中溴化十六烷基三甲铵改性的锐钛矿tio2和去离子水与乙醇的混合溶液的用量比为0.1-0.3g:200-250ml。

6.根据权利要求1所述的一种tio2@sio2材料的制备方法,其特征在于:所述步骤s3中氨水的质量分数为22%-28%。

7.根据权利要求1所述的一种tio2@sio2材料的制备方法,其特征在于:所述步骤s3中氨水和正硅酸四乙酯体积比为1:1。

8.根据权利要求1所述的一种tio2@sio2材料的制备方法,其特征在于:所述步骤s1中离心的时间为10min,转速为10000rpm。

9.根据权利要求1所述的一种tio2@sio2材料的制备方法,其特征在于:所述步骤s2中超声的时间为20min,频率为250w。


技术总结
本发明涉及一种TiO<subgt;2</subgt;@SiO<subgt;2</subgt;材料的制备方法,涉及纳米材料技术领域,其特征在于,先用CTAB改性二氧化钛纳米颗粒,然后将TEOS加入到混合物中,完成二氧化硅包覆反应,之后进行煅烧得到致密化的TiO<subgt;2</subgt;@SiO<subgt;2</subgt;材料;用CTAB作为模板剂和表面活性剂,帮助形成均匀的SiO<subgt;2</subgt;包覆层,并提高TiO<subgt;2</subgt;颗粒在反应介质中的分散性,防止TiO<subgt;2</subgt;颗粒的团聚,SiO<subgt;2</subgt;包覆层增强了对可见光的吸收,增加了材料的比表面积,提供了更多的活性位点,从而提高了材料的光催化效率。

技术研发人员:徐章洋,涂洁磊,张琪鑫,冯萍,孔令福,侯佳辉
受保护的技术使用者:云南师范大学
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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