一种二氧化铈/二氧化钛异质结微纳材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种CeO

A kind of CE 2O 2 / TiO 2 heterojunction micro nano material and its preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种二氧化铈/二氧化钛异质结微纳材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及光催化材料领域，尤其涉及一种二氧化铈/二氧化钛异质结微纳材料及其制备方法和应用。
技术介绍
TiO2具有禁带宽、价廉、无毒、化学性质稳定等特点，被广泛应用于污水处理、空气治理、锂电池、抗菌、除臭等领域。由于TiO2半导体的能带结构(Eg＝3.2eV)决定了其只能吸收利用紫外光或太阳光中的紫外线部分(太阳光中紫外辐射仅占5％)，太阳能利用率低；量子效率低(～4％)，难以处理量大且浓度高的废气和废水，使其广泛的工业应用受到极大的制约。近年来人们采用过渡金属离子和非金属离子掺杂、表面敏化、半导体复合等多种方法，来提高TiO2的可见光响应范围。其中二元半导体复合构筑异质结体系是提高太阳能利用效率和光催化活性的有效手段之一。但是光催化性能优良且性质稳定的异质结催化剂还很少。因此有必要开发光催化活性较高的半导体复合光催化剂材料。
技术实现思路
本专利技术提供了一种CeO2/TiO2异质结微纳材料及其制备方法和应用。本专利技术提供的CeO2/TiO2异质结微纳材料作为光催化剂能够有效降解有机污染物，且光催化剂活性较高。本专利技术提供了一种CeO2/TiO2异质结微纳材料，所述CeO2/TiO2异质结微纳材料中CeO2负载在TiO2薄片上，所述TiO2薄片聚集形成三维花状微球结构；所述三维花状微球结构的直径为0.9～2.5μm，比表面积为110～159m2g-1。优选的，所述CeO2/TiO2异质结微纳材料中CeO2的质量分数为9～15％。优选的，所述CeO2/TiO2异质结微纳材料中CeO2为梭形结构，所述梭形结构的直径为50～130nm，梭形结构的长度为75～327nm。本专利技术还提供了上述技术方案所述CeO2/TiO2异质结微纳材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将硝酸铈水溶液进行水热反应，然后将水热反应产物依次进行煅烧和研磨处理，得到CeO2纳米颗粒；(2)将步骤(1)得到的CeO2纳米颗粒与表面活性剂、pH值调节剂、钛盐和溶剂混合，得到混合料液；(3)将所述步骤(2)得到的混合料液进行溶剂热反应，然后将溶剂热反应产物依次进行煅烧和研磨处理，得到CeO2/TiO2异质结微纳材料。优选的，所述步骤(1)中硝酸铈水溶液的浓度为5～7mmol/L，所述硝酸铈水溶液的pH值为9～10。优选的，所述步骤(1)中水热反应的温度为100～150℃，时间为12～36h；所述步骤(1)中煅烧的温度为400～500℃，时间为2～3h。优选的，所述步骤(2)中CeO2纳米颗粒与钛盐的摩尔比为1:13～20；所述钛盐为钛酸四丁酯和/或四氯化钛。优选的，所述步骤(2)中表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵和聚乙二醇的混合物；所述pH值调节剂为尿素；所述溶剂为冰乙酸。优选的，所述步骤(3)中溶剂热反应的温度为140～180℃，时间为3～24h；所述步骤(3)中煅烧的温度为400～500℃，时间为0.5～2h。本专利技术还提供了上述技术方案所述CeO2/TiO2异质结微纳材料或者上述技术方案所述制备方法制备得到的CeO2/TiO2异质结微纳材料作为光催化剂在降解有机污染物中的应用。本专利技术提供了一种CeO2/TiO2异质结微纳材料，所述CeO2/TiO2异质结微纳材料中CeO2负载在TiO2薄片上，所述TiO2薄片聚集形成三维花状微球结构；所述三维花状微球结构的直径为0.9～2.5μm，比表面积为110～159m2g-1。本专利技术提供的CeO2/TiO2异质结微纳材料中纳米尺寸的CeO2负载在TiO2薄片上，其中TiO2薄片本身为纳米尺寸，所有纳米尺寸的TiO2薄片聚集到一起形成了具有微米尺寸的球状结构。本专利技术提供的CeO2/TiO2异质结微纳材料同时具有微米和纳米结构的优点，微米级的粉体有利于回收利用，同时微米级的颗粒是由许多纳米晶定向聚集形成的，又具有纳米的优点，有利于提高CeO2/TiO2异质结微纳材料的光催化性能。另外，本专利技术提供的CeO2/TiO2异质结微纳材料为微米级微球结构，易于回收利用。附图说明图1为本专利技术实施例1制备得到的CeO2/TiO2异质结微纳材料的扫描电镜图；图2为本专利技术实施例1制备得到的CeO2/TiO2异质结微纳材料的XRD谱图；图3为本专利技术实施例2制备得到的CeO2/TiO2异质结微纳材料的扫描电镜图；图4为本专利技术实施例2制备得到的CeO2/TiO2异质结微纳材料的XRD谱图；图5为本专利技术应用例1和对比应用例1的催化性能图；图6为本专利技术应用例2和对比应用例2的催化性能图。具体实施方式本专利技术提供了一种CeO2/TiO2异质结微纳材料，所述CeO2/TiO2异质结微纳材料中CeO2负载在TiO2薄片上，所述TiO2薄片聚集形成三维花状微球结构；所述微球的直径为0.9～2.5μm，比表面积为110～159m2g-1。在本专利技术中，所述CeO2/TiO2异质结微纳材料中CeO2优选为梭形结构，所述梭形结构的直径优选为50～130nm，所述梭形结构的长度优选为75～327nm。在本专利技术中，所述CeO2梭形结构的尺寸与制备方法中溶剂热反应的时间长短有关，当所述溶剂热反应的时间为12h时，所述CeO2梭形结构的直径优选为79～129nm；所述梭形结构的长度优选为200～327nm。在本专利技术中，所述CeO2的质量分数优选为9～15％，进一步优选为10％～14％，更优选为11％～13％。在本专利技术中，所述CeO2由许多纳米晶定向聚集形成。本专利技术提供的CeO2/TiO2异质结微纳材料中纳米尺寸的CeO2负载在TiO2薄片上，其中TiO2薄片本身为纳米尺寸，所述TiO2薄片的平面大小和TiO2薄片的厚度均为纳米尺寸，所有纳米尺寸的TiO2薄片聚集到一起形成了具有微米尺寸的球状结构。本专利技术提供的CeO2/TiO2异质结微纳材料同时具有微米和纳米结构的优点，有利于提高CeO2/TiO2异质结微纳材料的光催化性能。另外，本专利技术提供的CeO2/TiO2异质结微纳材料为微米级微球结构，易于回收利用，有利于重复使用。本专利技术还提供了上述技术方案所述CeO2/TiO2异质结微纳材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将硝酸铈水溶液进行水热反应，然后将水热反应产物依次进行煅烧和研磨处理，得到CeO2纳米颗粒；(2)将步骤(1)得到的CeO2纳米颗粒与表面活性剂、pH值调节剂、钛盐和溶剂混合，得到混合料液；(3)将所述步骤(2)得到的混合料液进行溶剂热反应，然后将溶剂热反应产物依次进行煅烧和研磨处理，得到CeO2/TiO2异质结微纳材料。本专利技术将硝酸铈水溶液进行水热反应，然后将水热反应产物依次进行煅烧和研磨处理，得到CeO2纳米颗粒。在本专利技术中，所述硝酸铈水溶液的浓度优选为5～7mmol/L，进一步优选为5.5～6.5mmol/L，更优选为6mmol/L。在本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种CeO

【技术特征摘要】
1.一种CeO2/TiO2异质结微纳材料，其特征在于，所述CeO2/TiO2异质结微纳材料中CeO2负载在TiO2薄片上，所述TiO2薄片聚集形成三维花状微球结构；所述三维花状微球结构的直径为0.9～2.5μm，比表面积为110～159m2g-1。


2.根据权利要求1所述的CeO2/TiO2异质结微纳材料，其特征在于，所述CeO2/TiO2异质结微纳材料中CeO2的质量分数为9～15％。


3.根据权利要求1或2所述的CeO2/TiO2异质结微纳材料，其特征在于，所述CeO2/TiO2异质结微纳材料中CeO2为梭形结构，所述梭形结构的直径为50～130nm，梭形结构的长度为75～327nm。


4.权利要求1～3任一项所述CeO2/TiO2异质结微纳材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将硝酸铈水溶液进行水热反应，然后将水热反应产物依次进行煅烧和研磨处理，得到CeO2纳米颗粒；
(2)将步骤(1)得到的CeO2纳米颗粒与表面活性剂、pH值调节剂、钛盐和溶剂混合，得到混合料液；
(3)将步骤(2)得到的混合料液进行溶剂热反应，然后将溶剂热反应产物依次进行煅烧和研磨处理，得到CeO2/TiO2异质结微纳材料。

【专利技术属性】
技术研发人员：王红侠，李新星，汤亮，
申请(专利权)人：宿迁学院，宿迁学院产业技术研究院，
类型：发明
国别省市：江苏;32