本發(fā)明涉及一種二維層狀二氧化鈦納米光催化材料，同時還提供了其制備方法。屬于新型結(jié)構(gòu)材料制備領(lǐng)域，可廣泛用于清潔能源及污染物處理，對保護(hù)和改善環(huán)境具有積極的促進(jìn)作用。

背景技術(shù)：
近年來，隨著生活水平的提高，人們對于環(huán)境的關(guān)注程度越來越高，環(huán)境友好型材料，污染處理材料，新能源材料越來越受到重視。隨著化石能源的日漸減少以及污染的日益加劇，各國都在積極尋找能源替代材料以及污染物處理材料。二氧化鈦作為一種環(huán)保型廉價材料，成為一種很受歡迎的光催化劑，在染料敏化太陽能電池及光催化降解有機(jī)物上面表現(xiàn)出很好的潛力。二氧化鈦有多種晶型結(jié)構(gòu)，其中，最為穩(wěn)定的是金紅石和銳鈦礦結(jié)構(gòu)，在科研領(lǐng)域中研究最成熟。板鈦礦由于常溫不穩(wěn)定，實際應(yīng)用受到限制，研究較少。近年來異軍突起的TiO2（B），由于其獨特的結(jié)構(gòu)和良好的電循環(huán)穩(wěn)定性和較高的比容量，在鋰電負(fù)極材料上也受到各界的強烈追捧。在眾多晶體結(jié)構(gòu)中，銳鈦礦型二氧化鈦由于具有更好的光催化性能而在太陽能電池和光催化領(lǐng)域獨領(lǐng)風(fēng)騷。但是二氧化鈦的形貌結(jié)構(gòu)受合成方法的影響很大，而不同的形貌結(jié)構(gòu)對二氧化鈦會對電子的傳導(dǎo)方式以及比表面積等產(chǎn)生巨大的影響，從而影響其光催化效率。因此，探索新的合成方法來合成新形貌的二氧化鈦具有很大的現(xiàn)實意義。不同形貌二氧化鈦的主要合成方法有三種：1）、水熱法：將二氧化鈦加入到高壓反應(yīng)釜中，用濃堿作為催化劑，通過控制反應(yīng)時間及反應(yīng)溫度從而制備不同形貌的二氧化鈦；2）、溶膠凝膠法：以鈦有機(jī)物（如鈦酸四丁酯）為原料，通過控制PH等條件進(jìn)行水解，制備溶膠，慢慢形成凝膠，烘干以后控制在一定的溫度下煅燒；3）、氣相沉積法：通過物理或化學(xué)氣相沉積的方法通過自下而上的方法，在基體上制備不同形貌的二氧化鈦。層狀結(jié)構(gòu)二氧化鈦在國際國內(nèi)都有合成和探索，但是由于對層狀的定義不同，形貌特征也各不相同，大部分合成的層狀尺寸太小，只有10-20納米左右，層狀結(jié)構(gòu)也不明顯，從而對電子的激發(fā)傳導(dǎo)造成較大的阻礙，光催化效率較低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明公開了一種二維層狀二氧化鈦納米光催化材料，是一種層狀形貌明顯，連續(xù)性較好的二維層狀二氧化鈦納米光催化材料。本發(fā)明進(jìn)一步提供了一種二維層狀二氧化鈦納米光催化材料的制備方法，具有工藝簡單，條件易于控制等特點。1）共沉淀法制備氫氧化鈦以1M的Ti（SO4）2和4M的NaOH溶液為原料，以1:1的比例，按2滴/s的速度邊攪拌邊滴入燒杯中；滴定完成后靜置12h，加入去離子水洗滌至PH=7；在80℃的烘箱中烘干，用研缽研磨成二氧化鈦水合物粉末；2）水熱法制備層狀結(jié)構(gòu)的氫氧化鈦取0.5g二氧化鈦水合物和30ml6M的NaOH溶液加入到30ml的內(nèi)襯為聚四氟乙烯高壓反應(yīng)釜中，在150℃下保持24~96h，取出反應(yīng)物，洗滌至中性；然后用0.1M的鹽酸浸泡24h，用離子交換的方法去除里面的雜質(zhì)離子；用去離子水洗滌至中性；在80℃的烘箱中烘干；研磨即可得到層狀二氧化鈦水合物；3）制備銳鈦礦層狀二氧化鈦光催化劑將上述所得二氧化鈦水合物在馬弗爐中保持450℃煅燒1~5h，研磨后即可得到銳鈦礦層狀二氧化鈦光催化劑。本發(fā)明的積極效果在于：制備的二氧化鈦的光催化效率較高，光催化效率在79.4%~93.1%；制備方法為共沉淀法結(jié)合水熱法，實驗條件溫和安全，對設(shè)備的要求不高，反應(yīng)條件易于控制；得到的產(chǎn)物為二維層狀二氧化鈦納米材料，層狀結(jié)構(gòu)良好，連續(xù)性較好，大大減小了小尺寸層狀帶來的缺陷，對電子的傳輸有很好的促進(jìn)作用；二維層狀二氧化鈦光催化材料的制備試劑是硫酸鈦、氫氧化鈉、硝酸。試劑易得、成本較低、危險性較低、對環(huán)境的污染極小，在生產(chǎn)過程中不會產(chǎn)生二次污染，廢棄物易于再回收利用。附圖說明圖1是本發(fā)明實施例196h水熱后未經(jīng)煅燒時的透射電鏡照片；圖2是本發(fā)明實施例196h水熱后未經(jīng)煅燒時的XRD圖；圖3是本發(fā)明實施例1樣品的透射電鏡照片；圖4是本發(fā)明實施例1樣品XRD圖；圖5是本發(fā)明實施例1樣品光催化曲線。具體實施方式通過以下實施例進(jìn)一步舉例描述本發(fā)明，并不以任何方式限制本發(fā)明，在不背離本發(fā)明的技術(shù)解決方案的前提下，對本發(fā)明所作的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員容易實現(xiàn)的任何改動或改變都將落入本發(fā)明的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。實施例1取0.5g二氧化鈦水合物和30ml6M的NaOH溶液加入到30ml的內(nèi)襯為聚四氟乙烯高壓反應(yīng)釜中，在150℃下保持48h，取出反應(yīng)物，洗滌至中性；然后用0.1M的鹽酸浸泡24h，用離子交換的方法去除里面的雜質(zhì)離子；用去離子水洗滌至中性；在80℃的烘箱中烘干；研磨即可得到層狀二氧化鈦水合物（透射電鏡照片見圖1，XRD圖見圖2）。將上述所得氫氧化鈦在馬弗爐中保持450℃煅燒3h，研磨后即可得到銳鈦礦層狀二氧化鈦光催化劑。其透射電鏡照片見圖3；XRD圖見圖4；光催化曲線見圖5。實施例2取0.5g二氧化鈦水合物和30ml6M的NaOH溶液加入到30ml的內(nèi)襯為聚四氟乙烯高壓反應(yīng)釜中，在150℃下保持72h，取出反應(yīng)物，洗滌至中性；然后用0.1M的鹽酸浸泡24h，用離子交換的方法去除里面的雜質(zhì)離子；用去離子水洗滌至中性；在80℃的烘箱中烘干；研磨即可得到層狀氫氧化鈦。將上述所得氫氧化鈦在馬弗爐中保持450℃煅燒3h，研磨后即可得到銳鈦礦層狀二氧化鈦光催化劑。實施例3取0.5g二氧化鈦水合物和30ml6M的NaOH溶液加入到30ml的內(nèi)襯為聚四氟乙烯高壓反應(yīng)釜中，在150℃下保持96h，取出反應(yīng)物，洗滌至中性；然后用0.1M的鹽酸浸泡24h，用離子交換的方法去除里面的雜質(zhì)離子；用去離子水洗滌至中性；在80℃的烘箱中烘干；研磨即可得到層狀氫氧化鈦。將上述所得氫氧化鈦在馬弗爐中保持450℃煅燒3h，研磨后即可得到銳鈦礦層狀二氧化鈦光催化劑。實施例4取0.5g二氧化鈦水合物和30ml6M的NaOH溶液加入到30ml的內(nèi)襯為聚四氟乙烯高壓反應(yīng)釜中，在150℃下保持96h，取出反應(yīng)物，洗滌至中性；然后用0.1M的鹽酸浸泡24h，用離子交換的方法去除里面的雜質(zhì)離子；用去離子水洗滌至中性；在80℃的烘箱中烘干；研磨即可得到層狀氫氧化鈦。將上述所得氫氧化鈦在馬弗爐中保持450℃煅燒1h，研磨后即可得到銳鈦礦層狀二氧化鈦光催化劑。實施例5取0.5g二氧化鈦水合物和30ml6M的NaOH溶液加入到30ml的內(nèi)襯為聚四氟乙烯高壓反應(yīng)釜中，在150℃下保持96h，取出反應(yīng)物，洗滌至中性；然后用0.1M的鹽酸浸泡24h，用離子交換的方法去除里面的雜質(zhì)離子；用去離子水洗滌至中性；在80℃的烘箱中烘干；研磨即可得到層狀氫氧化鈦。將上述所得氫氧化鈦在馬弗爐中保持450℃煅燒2h，研磨后即可得到銳鈦礦層狀二氧化鈦光催化劑。實施例6取0.5g二氧化鈦水合物和30ml6M的NaOH溶液加入到30ml的內(nèi)襯為聚四氟乙烯高壓反應(yīng)釜中，在150℃下保持96h，取出反應(yīng)物，洗滌至中性；然后用0.1M的鹽酸浸泡24h，用離子交換的方法去除里面的雜質(zhì)離子；用去離子水洗滌至中性；在80℃的烘箱中烘干；研磨即可得到層狀氫氧化鈦。將上述所得氫氧化鈦在馬弗爐中保持450℃煅燒4h，研磨后即可得到銳鈦礦層狀二氧化鈦光催化劑。實施例7取0.5g二氧化鈦水合物和30ml6M的NaOH溶液加入到30ml的內(nèi)襯為聚四氟乙烯高壓反應(yīng)釜中，在150℃下保持96h，取出反應(yīng)物，洗滌至中性；然后用0.1M的鹽酸浸泡24h，用離子交換的方法去除里面的雜質(zhì)離子；用去離子水洗滌至中性；在80℃的烘箱中烘干；研磨即可得到層狀氫氧化鈦。將上述所得氫氧化鈦在馬弗爐中保持450℃煅燒5h，研磨后即可得到銳鈦礦層狀二氧化鈦光催化劑。比較例比較例及所有的實施例第一步都相同，即以1M的Ti(SO4)2和4M的NaOH溶液為原料，以1:1的比例，按2滴/s的速度邊攪拌邊滴入燒杯中；滴定完成后靜置12h，加入去離子水洗滌至PH=7；在80℃的烘箱中烘干，用研缽研磨成二氧化鈦水合物粉末。第二步和第三步在不同實施例中會有變化。取0.5g二氧化鈦水合物和30ml6M的NaOH溶液加入到30ml的內(nèi)襯為聚四氟乙烯高壓反應(yīng)釜中，在150℃下保持24h，取出反應(yīng)物，洗滌至中性；然后用0.1M的鹽酸浸泡24h，用離子交換的方法去除里面的雜質(zhì)離子；用去離子水洗滌至中性；在80℃的烘箱中烘干；研磨即可得到層狀氫氧化鈦。將上述所得氫氧化鈦在馬弗爐中保持450℃煅燒3h，研磨后即可得到銳鈦礦層狀二氧化鈦光催化劑。表1，比較例和實施例1-實施例7工藝及性能對比：。