銀/鈦酸鉛納米復(fù)合材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及銀/鈦酸鉛納米復(fù)合材料的制備方法，屬于無(wú)機(jī)非金屬材料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著二氧化鈦在催化領(lǐng)域的廣泛研究和產(chǎn)業(yè)化，開發(fā)性能更優(yōu)越的半導(dǎo)體基光催化劑或者對(duì)已有催化劑的性能改進(jìn)受到眾多學(xué)者的關(guān)注。目前，改性手段包括摻雜來(lái)改變寬禁帶半導(dǎo)體的禁帶寬度，增大其可見(jiàn)光利用效率；加入犧牲劑來(lái)改善電子或空穴的利用效率；負(fù)載貴金屬納米粒子來(lái)改善電子空穴對(duì)的分離，減小復(fù)合等等。研究表明沉積貴金屬納米粒子，比如，金、鉑、鈀和銀，有利于提高半導(dǎo)體基催化劑在可見(jiàn)光范圍的催化活性。金、鉑、鈀的穩(wěn)定性好，但是造價(jià)昂貴，限制了其廣泛使用；銀的價(jià)格較低，但是在制備過(guò)程中容易被氧化。
[0003]鈣鈦礦型材料由于其優(yōu)異的物理化學(xué)穩(wěn)定性和可調(diào)的禁帶寬度，近來(lái)在太陽(yáng)能電池、有機(jī)污染物催化和光解水制氫領(lǐng)域受到重視。鈣鈦礦型鈦酸鉛的禁帶寬度為3.0leV,被視為鐵電半導(dǎo)體，可以在合適的光照下產(chǎn)生光生載流子；又由于鈣鈦礦型鈦酸鉛具有較強(qiáng)的自發(fā)極化，可以促進(jìn)光生電子空穴對(duì)的分離，有望用于催化材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種保護(hù)納米銀在光沉積過(guò)程中不易被氧化的銀/鈦酸鉛納米復(fù)合材料的制備方法。
[0005]本發(fā)明的銀/鈦酸鉛納米復(fù)合材料的制備方法包括以下步驟:
1)將1~1.5mmol鈣鈦礦型鈦酸鉛單晶納米片加入到40mL去離子水中，攪拌得到懸濁液；暗室條件下，在所得懸濁液中加入還原性有機(jī)修飾劑聚乙烯吡咯烷酮或三羥甲基氨基甲烷，使鈦酸鉛與聚乙烯吡咯烷酮或三羥甲基氨基甲烷的質(zhì)量比為1:1~4:1，攪拌得到懸濁液；
或者將1~1.5mmol鈣鈦礦型鈦酸鉛單晶納米片加入到30~40mL乙醇中，攪拌得到懸濁液；
2)在步驟I)所得懸濁液中加入硝酸銀溶液，使鈦酸鉛與硝酸銀的摩爾比為5:3~4:1，繼續(xù)在暗室中攪拌l~5h ;然后將懸濁液置于波長(zhǎng)λ > 400nm的氙燈下，氙燈的工作電流設(shè)置為20A，攪拌進(jìn)行光沉積反應(yīng)；所得產(chǎn)物依次用去離子水和無(wú)水乙醇洗滌，在30~50°C真空干燥，得到銀/鈦酸鉛納米復(fù)合材料。
[0006]本發(fā)明中，所述的鈣鈦礦型鈦酸鉛單晶納米片可采用CN 103898607 A，《一種鈣鈦礦型鈦酸鉛單晶納米片的制備方法》公開的方法獲得。
[0007]本發(fā)明中，所述的乙醇、聚乙烯吡咯烷酮(PVP k-30)、三羥甲基氨基甲烷(Tris)、硝酸銀均不低于化學(xué)純。
[0008]本發(fā)明在還原性有機(jī)修飾劑輔助下，使容易被氧化的銀納米粒子得到保護(hù)。通過(guò)采用不同還原性能的有機(jī)修飾劑以及光沉積反應(yīng)時(shí)間，得到了負(fù)載不同粒徑銀納米粒子的銀/鈦酸鉛納米復(fù)合材料。本發(fā)明設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，對(duì)制備其它半導(dǎo)體納米材料與銀納米粒子的復(fù)合材料具有指導(dǎo)意義。
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1是實(shí)施例1所得銀/鈦酸鉛納米復(fù)合材料的SEM照片；
圖2是實(shí)施例2所得銀/鈦酸鉛納米復(fù)合材料的SEM照片；
圖3是實(shí)施例3所得銀/鈦酸鉛納米復(fù)合材料的SEM照片；
圖4是實(shí)施例3所得銀/鈦酸鉛納米復(fù)合材料的XRD圖譜。
【具體實(shí)施方式】
[0010]以下結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明方法。
[0011]實(shí)施例1
1)將0.4g鈣鈦礦型鈦酸鉛單晶納米片加入到40mL乙醇中，攪拌得到懸濁液；
2)在步驟I)所得懸濁液中加入10mL、40mmol/L硝酸銀溶液，繼續(xù)在暗室中攪拌Ih;然后將懸濁液置于波長(zhǎng)λ > 400nm的氙燈下，氙燈的工作電流設(shè)置為20Α，攪拌下光照5h;所得產(chǎn)物依次用去離子水和無(wú)水乙醇洗滌，在50°C真空干燥，得到銀/鈦酸鉛納米復(fù)合材料。其SEM照片如圖1所示，附著在鈦酸鉛片上的粒子的平均粒徑為60.07nm，分布在鈦酸鉛側(cè)面的粒子的平均粒徑為15.03nm。
[0012]實(shí)施例2
I)將0.4g鈣鈦礦型鈦酸鉛單晶納米片加入到40mL去離子水中，攪拌得到懸濁液；暗室條件下，在所得懸濁液中加入0.1g聚乙烯吡咯烷酮(PVP k-30)，攪拌得到懸濁液；
2)在步驟I)所得懸濁液中加入10mL、40mmol/L硝酸銀溶液，繼續(xù)在暗室中攪拌4h ;然后將懸濁液置于波長(zhǎng)λ > 400nm的氙燈下，氙燈的工作電流設(shè)置為20Α，攪拌下光照3h;所得產(chǎn)物依次用去離子水和無(wú)水乙醇洗滌，在40°C真空干燥，得到銀/鈦酸鉛納米復(fù)合材料。其SEM照片如圖2所示，附著在鈦酸鉛片上的粒子的平均粒徑為71.54nm。
[0013]實(shí)施例3
I)將0.6g鈣鈦礦型鈦酸鉛單晶納米片加入到40mL去離子水中，攪拌得到懸濁液；暗室條件下，在所得懸濁液中加入0.5g三羥甲基氨基甲烷(Tris)，攪拌得到懸濁液；
2)在步驟I)所得懸濁液中加入10mL、40mmol/L硝酸銀溶液，繼續(xù)在暗室中攪拌5h ;然后將懸濁液置于波長(zhǎng)λ > 400nm的氙燈下，氙燈的工作電流設(shè)置為20Α，攪拌下光照5h;所得產(chǎn)物依次用去離子水和無(wú)水乙醇洗滌，在30°C真空干燥，得到銀/鈦酸鉛納米復(fù)合材料。其SEM照片如圖3所示，附著在鈦酸鉛片上的粒子的平均粒徑為133.54nm，粒徑分布較為集中。其XRD圖譜如圖4所示，除了 Ag (JCPDS04-0783)和鈦酸鉛相，沒(méi)有其他雜相，說(shuō)明所負(fù)載的納米粒子為銀納米粒子。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.銀/鈦酸鉛納米復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：1)將1~1.5mmol鈣鈦礦型鈦酸鉛單晶納米片加入到40mL去離子水中，攪拌得到懸濁液；暗室條件下，在所得懸濁液中加入還原性有機(jī)修飾劑聚乙烯吡咯烷酮或三羥甲基氨基甲烷，使鈦酸鉛與聚乙烯吡咯烷酮或三羥甲基氨基甲烷的質(zhì)量比為1 :1~4 :1，攪拌得到懸濁液；或者將1~1. 5mmol鈣鈦礦型鈦酸鉛單晶納米片加入到30~40mL乙醇中，攪拌得到懸濁液；2)在步驟1)所得懸濁液中加入硝酸銀溶液，使鈦酸鉛與硝酸銀的摩爾比為5：3~4 :1，繼續(xù)在暗室中攪拌l~5h ;然后將懸濁液置于波長(zhǎng)A > 400nm的氙燈下，氙燈的工作電流設(shè)置為20A，攪拌進(jìn)行光沉積反應(yīng)；所得產(chǎn)物依次用去離子水和無(wú)水乙醇洗滌，在30~50°C真空干燥，得到銀/鈦酸鉛納米復(fù)合材料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銀/鈦酸鉛納米復(fù)合材料的制備方法，其特征是所述的乙醇、聚乙烯吡咯烷酮、三羥甲基氨基甲烷、硝酸銀均不低于化學(xué)純。
【專利摘要】本發(fā)明涉及銀/鈦酸鉛納米復(fù)合材料的制備方法，該復(fù)合材料由鈣鈦礦型鈦酸鉛單晶納米片和沉積在鈣鈦礦型鈦酸鉛單晶納米片上的銀納米粒子組成。采用還原性有機(jī)修飾劑輔助的光沉積法制備，通過(guò)選擇不同還原能力的有機(jī)修飾劑和光沉積反應(yīng)時(shí)間，可以得到負(fù)載不同粒徑銀納米粒子的銀/鈦酸鉛納米復(fù)合材料。該制備方法可以保護(hù)納米銀在光沉積過(guò)程中不被氧化，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，對(duì)制備其它半導(dǎo)體納米材料與銀納米粒子的復(fù)合材料具有指導(dǎo)意義。
【IPC分類】B82Y40/00, B22F9/24
【公開號(hào)】CN105215374
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510667205
【發(fā)明人】任召輝, 陳芳, 韓高榮, 沈鴿
【申請(qǐng)人】浙江大學(xué)
【公開日】2016年1月6日
【申請(qǐng)日】2015年10月16日