【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光催化材料，具体涉及一种tio2催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、随着化石能源消耗的不断增长，全球能源危机日益加剧，开发利用太阳能解决化石能源危机引起了科研界的广泛关注。太阳能光催化技术的开发应用自被报道以来受到科研界的热捧，有望从源头上解决人类对传统化石能源的焦虑。然而，太阳能催化的低转化效率是限制太阳能催化技术应用的瓶颈问题。太阳能催化过程包括太阳光的吸收、电子和空穴对的分离以及电子和空穴的催化转化三个过程，当前人工太阳能光催化效率低下的主要原因之一就是光生电子和空穴对在分离的过程中极易发生复合，这使得光催化剂吸收的大量能量以热量的形式散失掉。
2、例如，二氧化钛是一种无毒、无害且绿色环保的金属氧化物，同时具有高化学稳定性、光稳定性和低成本等优势，已被染料和涂料等行业广泛应用。然而在二氧化钛光催化过程中，大量的光生电荷发生复合，这造成二氧化钛光生电荷传递效率严重下降。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种tio2催化剂及其制备方法和应用，本专利技术提供的tio2催化剂实现光生电子的阶梯式传递，有效减少了光生电荷复合，极大提升了光生电荷的传递效率。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、本专利技术提供了一种s-tio2/w-tio2光催化剂，包括w-tio2和选择性键合在所述w-tio2的(101)面上的s-tio2；所述w-tio2与s-tio2之间构成同相结；所述w-tio2为wulff结构
4、优选的，所述w-tio2的粒径为2～3μm。
5、优选的，所述s-tio2占s-tio2/w-tio2光催化剂的比例为0.5～10wt％。
6、本专利技术还提供了上述方案所述s-tio2/w-tio2光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
7、(1)将酸化的四氟化钛水溶液和氢氟酸水溶液混合后依次进行第一水热反应和第一焙烧，得到w-tio2；所述第一水热反应的温度为160～210℃，水热反应时间为10～50h；
8、(2)将所述w-tio2和酸化的四氟化钛水溶液混合后依次进行第二水热反应和第二焙烧，得到s-tio2/w-tio2光催化剂；所述第二水热反应的温度为50～100℃，保温时间为0.1～12h。
9、优选的，步骤(1)和步骤(2)中，所述酸化的四氟化钛水溶液中四氟化钛的浓度为10～100mmol/l；所述氢氟酸水溶液的浓度为2～30wt％。
10、优选的，所述氢氟酸水溶液与酸化的四氟化钛水溶液的体积比为1～10:50～3000。
11、优选的，所述第一焙烧的温度为300～600℃，升温速率为1～10℃/min，保温时间为0.5～5h。
12、优选的，步骤(2)中所述w-tio2和酸化的四氟化钛水溶液的质量比为1～10:10000～200000。
13、优选的，所述第二焙烧的温度为300～600℃，升温速率为1～10℃/min，保温时间为0.5～5h。
14、本专利技术还提供了上述方案所述s-tio2/w-tio2光催化剂或者上述方案所述制备方法得到的s-tio2/w-tio2光催化剂在光催化领域中的应用。
15、本专利技术提供了一种s-tio2/w-tio2光催化剂。本专利技术提供的s-tio2/w-tio2光催化剂中，s-tio2和w-tio2的价带和导带位置适合，可以形成同相异质结；w-tio2是一种wulff结构的十面体锐钛矿型二氧化钛，其表面暴露(101)面和(001)面两种暴露晶面，s-tio2选择性键合生长在w-tio2(101)面，而w-tio2(001)面没有s-tio2生长，其在w-tio2表面的键合生长位置具有典型的化学选择性；w-tio2的两种晶面能够诱导光生电荷在不同晶面之间发生空间分离：首先，在光照条件下，(101)面聚集电子，(001)面聚集空穴，这实现了光生电子和空穴在空间上的分离传递；进一步，聚集在w-tio2(101)面的电子通过同相结再次向其表面上键合生长的s-tio2进行传递。本专利技术提供的s-tio2/w-tio2光催化剂，利用光生电子阶梯式传递方式，极大提高了光生电荷的传递效率，有效减少了光生电荷复合，进而提高了光催化剂的催化效率。
16、实施例测试结果表明，本专利技术提供的光生电子阶梯式传递的s-tio2/w-tio2光催化剂光催化分解水产生氢气的效率比w-tio2提升了3倍。
17、本专利技术还提供了上述方案所述s-tio2/w-tio2光催化剂的制备方法。本专利技术将s-tio2在w-tio2的(101)面以化学沉积的方式生长，两者之间通过钛氧键键链接，属于化学键合生长，步骤简单，操作方便。
18、本专利技术还提供了上述方案所述s-tio2/w-tio2光催化剂或上述方案所述制备方法得到的s-tio2/w-tio2光催化剂在光催化领域中的应用。本专利技术通过改变二氧化钛光生电荷传递方式，解决了二氧化钛电荷传递效率低下的问题，有望进一步发挥二氧化钛的在光催化领域的应用价值。
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1.一种s-TiO2/w-TiO2光催化剂，其特征在于，包括w-TiO2和选择性键合在所述w-TiO2的(101)面上的s-TiO2；
2.根据权利要求1所述的s-TiO2/w-TiO2光催化剂，其特征在于，所述w-TiO2的粒径为2～3μm。
3.根据权利要求1或2所述的s-TiO2/w-TiO2光催化剂，其特征在于，所述s-TiO2占s-TiO2/w-TiO2光催化剂的比例为0.5～10wt％。
4.权利要求1～3任一项所述s-TiO2/w-TiO2光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)和步骤(2)中，所述酸化的四氟化钛水溶液中四氟化钛的浓度为10～100mmol/L；
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述氢氟酸水溶液与酸化的四氟化钛水溶液的体积比为1～10:50～3000。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述第一焙烧的温度为300～600℃，升温速率为1～10℃/min，保温时间为0.5～5h。
9.根据权利要求4或8所述的制备方法，其特征在于，所述第二焙烧的温度为300～600℃，升温速率为1～10℃/min，保温时间为0.5～5h。
10.权利要求1～3任一项所述s-TiO2/w-TiO2光催化剂或者权利要求4～9任一项所述制备方法得到的s-TiO2/w-TiO2光催化剂在光催化领域中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种s-tio2/w-tio2光催化剂，其特征在于，包括w-tio2和选择性键合在所述w-tio2的(101)面上的s-tio2；
2.根据权利要求1所述的s-tio2/w-tio2光催化剂，其特征在于，所述w-tio2的粒径为2～3μm。
3.根据权利要求1或2所述的s-tio2/w-tio2光催化剂，其特征在于，所述s-tio2占s-tio2/w-tio2光催化剂的比例为0.5～10wt％。
4.权利要求1～3任一项所述s-tio2/w-tio2光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)和步骤(2)中，所述酸化的四氟化钛水溶液中四氟化钛的浓度为10～100mmol/l；
6.根据权利要求5所述的制备...
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