碳纳米管/二氧化钛纳米复合光催化剂及其用途

摘要

本发明提供了一种碳纳米管/二氧化钛纳米复合光催化剂及其制备方法和用途，该催化剂中碳纳米管的复合比例以质量百分比计在1.25～10wt％之间，二氧化钛粉体为微球状颗粒，锐钛矿相结构，粒径分布在32～80nm之间，复合光催化剂在波长为400-800nm的可见光区均具有吸收。本发明以表面活性剂为导向剂，采用水热法和离子交换法结合，原位合成了碳纳米管/二氧化钛纳米复合光催化剂。由于碳纳米管和二氧化钛纳米粒子之间结合力较强，因此该催化剂具有较高的可见光催化制氢效率，能用于在波长大于420nm的可见光照射下和电子牺牲试剂存在下，光催化制氢。

主权项

一种碳纳米管/二氧化钛纳米复合光催化剂，其特征在于：碳纳米管的复合比例以质量百分比计在1.25～10wt％之间，其余为二氧化钛，二氧化钛粉体为微球状颗粒，锐钛矿相结构，粒径分布在32～80nm之间，催化剂在波长为400 800nm的可见光区均具有吸收，且催化剂采用如下步骤制备：1)按复合比例取碳纳米管，即CNT，并将CNT加入质量百分比浓度为5～15wt％的稀硝酸煮沸至其官能化，离心分离，60～80℃烘干，得处理后的CNT；2)将Ti(SO4)2溶于水的质量百分比浓度为15～20％的Ti(SO4)2溶液，再将处理后的CNT加入Ti(SO4)2溶液中，并剧烈搅拌使两者充分混合，然后再加入十六烷基三甲基溴化铵溶液，即CTAB溶液，混合溶液中以摩尔比计Ti(SO4)2∶CTAB∶H2O＝1∶0.10～0.14∶100～120；3)以稀硝酸调节溶液的pH为0.1～0.3，继续搅拌混合均匀后，100～150℃水热处理60～80小时，得水热粗产物；4)将水热粗产物离心分离，加入到质量是粗产物40～60倍的氯化钠的去离子水和乙醇溶液中，离子交换充分后，离心分离，用水和无水乙醇分别洗涤，60～80℃干燥，其中所用氯化钠的去离子水和乙醇溶液的摩尔比为无水乙醇∶去离子水∶氯化钠＝1∶1∶0.1～0.2；5)对干燥后的产物进行热处理即可获得碳纳米管/二氧化钛纳米复合光催化剂，热处理温度为350～450℃、时间为2～3小时，升温速率为1～3℃/min。