一种TiO制造技术

本发明专利技术属于光催化剂制备领域，具体涉及一种TiO

【技术实现步骤摘要】
一种TiO2/ZnO异质纳米纤维高效光催化剂的制备方法
本专利技术属于光催化剂制备领域，具体涉及一种TiO2/ZnO异质纳米纤维高效光催化剂的制备方法。
技术介绍
随着现代工业的迅猛发展，能源危机和环境污染问题日益加剧，开发和利用清洁高效能源成为了各国的当务之急。太阳能作为一种可再生的清洁能源，取之不尽，如何有效的利用太阳能成为了目前研究的热点。光催化技术具有可在室温下直接吸收太阳能驱动反应等优点，成为将太阳能直接或间接转换为人类可利用能源的理想生产技术。光催化技术应用的核心在于光催化剂的研制，在过去几十年的发展中，已经报道了数百种光催化剂。但是，目前报道的光催化剂普遍存在光响应波长窄，稳定性差、效率低等问题，严重制约着光催化剂的大规模使用。因此，高效光催化剂的研制任重而道远。为了解决光催化剂存在的问题，研究者们做了大量探索，归纳起来主要从材料结构和组分优化等方面着手。材料结构的优化主要指改变催化剂的微观形貌特征，使之具有高比表面积和稳定的几何构造，提高对光的捕获率和对反应物的吸附能力。研究发现一维纳米纤维结构由于其独特的几何结构和高比表面积，赋予其高效且稳定的光催化活性。组分优化则通过改变能带结构，减小禁带宽度、延长光生载流子的寿命等。主要包括非金属元素掺杂、半导体复合和贵金属负载等。其中不同半导体材料的耦合能够有效阻滞光生载流子复合，增强太阳能的利用率。TiO2与ZnO均为最具代表性的半导体光催化剂材料，已经有文献报道了它们单独作为或者是其中两种复合半导体光催化剂的研究工作，但是具有纳米纤维结构的TiO2/ZnO复合光催化剂材料还未见报道。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于拟解决传统光催化剂太阳能利用率低和光催化效率低等问题，提供一种TiO2/ZnO异质纳米纤维高效光催化剂的制备方法，制得的TiO2/ZnO异质纳米纤维可见光光催化剂具有高比表面积，且在模拟太阳光的照射下可以高效分解水制氢。本专利技术的上述目的通过如下方案实现：一种TiO2/ZnO异质纳米纤维高效光催化剂的制备方法，所述的制备方法包括如下步骤：1)通过静电纺丝制得TiO2纳米纤维；2)将TiO2纳米纤维置于原子层沉积系统内，利用二乙基锌与水为原料，经沉积循环后ZnO逐层生长，得ZnO修饰TiO2异质纳米纤维高效光催化剂材料。本专利技术通过ZnO修饰TiO2异质纳米纤维制得具有一维结构的纳米纤维光催化剂，该催化剂将从两个方向同时强化其光催化性能，解决现有传统光催化剂所存在的稳定性差、效率低等问题。在上述TiO2/ZnO异质纳米纤维高效光催化剂的制备方法中，原子层沉积技术中循环次数50-200次。循环次数过多会导致沉积的ZnO太厚，阻碍了光的吸收，进而光催化性能降低，然而沉积太少，导致界面电荷转移的能力不够，光催化性能也会降低。在上述TiO2/ZnO异质纳米纤维高效光催化剂的制备方法中，静电纺丝制得TiO2纳米纤维具体包括步骤：以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、钛酸四丁酯(TBOT)为原料，无水乙醇和冰醋酸为溶剂，形成前驱体纺丝液；将前驱体纺丝液静电纺丝得固态前驱体纤维；将固态前驱体纤维经高温煅烧到TiO2纳米纤维。作为优选，前驱体纺丝液配置时每1gPVP中添加3-6g钛酸丁酯。作为优选，前驱体纺丝液配置时无水乙醇和冰醋酸的体积比为2-3:1。作为优选，静电纺丝中阳极与阴极之间的距离为12cm-18cm，高压为15kV-20kV。作为优选，所述干燥的温度为50-70℃。作为优选，所述高温煅烧的温度为480-520℃，保温1-3h，升温速度为0.5-3℃/min。在上述TiO2/ZnO异质纳米纤维高效光催化剂的制备方法中，制得的TiO2/ZnO异质纳米纤维高效光催化剂为一维纳米纤维结构，由TiO2和ZnO组成。在上述TiO2/ZnO异质纳米纤维高效光催化剂的制备方法中，制得的TiO2的晶型主要为锐钛矿相，ZnO的晶型为闪锌矿相。在上述TiO2/ZnO异质纳米纤维高效光催化剂的制备方法中，Zn、O、Ti,的原子百分比分别为3.05-7.45at.％,58.49-69.49at.％和23.06-38.46at.％。本专利技术还提供一种上述TiO2/ZnO异质纳米纤维高效光催化剂的应用，应用于光解水制氢。TiO2/ZnO异质纳米纤维高效光催化剂在高效光催化剂中的应用为将TiO2/ZnO异质纳米纤维高效光催化剂分散于分解物质中在光照射下发生催化反应，其中分解物质为含水物质(含水物质可以为水、含盐水以及其它含有适量水的物质，即该含水物质中含有以液态水形式存在并能够使作为催化剂的纳米纤维分散于该液态水中即可)。光解水制氢所使用的光源为氙灯光源。与现有技术相比，本专利技术具有如下效果：1.本专利技术实现了TiO2/ZnO异质纳米纤维高效光催化剂的制备；2.TiO2/ZnO异质纳米纤维光催化剂具有高比表面的一维纳米纤维构造，两种半导体复合的光催化剂能够有效抑制光生电子-空穴对的复合，协同强化光催化性能；3.TiO2/ZnO异质纳米纤维光催化剂具有增强的电荷分离效率，太阳能利用率较高，在解决环境问题和能源危机方面有着更好的应用前景。附图说明图1为本专利技术实施例1所制得的TiO2纳米纤维低倍扫描电镜(SEM)图；图2为本专利技术实施例1所制得的TiO2纳米纤维高倍扫描电镜(SEM)图；图3为本专利技术实施例1所制得的TiO2纳米纤维的X射线衍射(XRD)图；图4为本专利技术实施例1所制得的TiO2/ZnO异质纳米纤维的低倍扫描电镜(SEM)图；图5为本专利技术实施例1所制得的TiO2/ZnO异质纳米纤维的高倍扫描电镜(SEM)图；图6为本专利技术实施例1所制得的TiO2/ZnO异质纳米纤维的X射线衍射(XRD)图；图7为本专利技术实施例1所制得的TiO2/ZnO异质纳米纤维的透射电镜(TEM)图；图8为本专利技术实施例1所制得的TiO2/ZnO异质纳米纤维的选取电子衍射(SAED)图；图9为本专利技术实施例1所制得的TiO2/ZnO异质纳米纤维的高分辨透射电镜(HRTEM)图；图10为本专利技术实施例1所制得的TiO2/ZnO异质纳米纤维的放大高分辨透射电镜(HRTEM)图；图11为本专利技术实施例1所制得的TiO2/ZnO异质纳米纤维的放大高分辨透射电镜(HRTEM)图；图12为本专利技术实施例1所制得的TiO2/ZnO异质纳米纤维的能谱(EDS)图；图13为本专利技术实施例1所制得的TiO2纳米纤维、不同原子层沉积次数的TiO2/ZnO异质纳米纤维材料的光光催化制氢量随着光照时间的变化图效率对比图；图14为本专利技术实施例1所制得的TiO2纳米纤维、不同原子层沉积次数的TiO2/ZnO异质纳米纤维材料的光光催化制氢效率对比图。具体实施方式以下是本专利技术的具体实施例，并结合附图说明对本专利技术的技术方案作进一步的描述，但本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种TiO

【技术特征摘要】
1.一种TiO2/ZnO异质纳米纤维高效光催化剂的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括如下步骤：
1)通过静电纺丝制得TiO2纳米纤维；
2)将TiO2纳米纤维置于原子层沉积系统内，利用二乙基锌与水为原料，经沉积循环后ZnO逐层生长，得ZnO修饰TiO2异质纳米纤维高效光催化剂材料。


2.根据权利要求1所述的TiO2/ZnO异质纳米纤维高效光催化剂的制备方法，其特征在于，原子层沉积技术中循环次数50-200次。


3.根据权利要求1所述的TiO2/ZnO异质纳米纤维高效光催化剂的制备方法，其特征在于，静电纺丝制得TiO2纳米纤维具体包括步骤：
以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、钛酸四丁酯(TBOT)为原料，无水乙醇和冰醋酸为溶剂，形成前驱体纺丝液；
将前驱体纺丝液静电纺丝得固态前驱体纤维；
将固态前驱体纤维经高温煅烧到TiO2纳米纤维。


4.根据权利要求3所述的TiO2/ZnO异质纳米纤维高效光催化剂的制备方法，其特征在于，静电纺丝中阳极与阴极之间的距离为12...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨跃平，周开河，朱艳伟，叶夏明，侯慧林，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司宁波供电公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33