一种中空TiO2/MoS2复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种中空TiO2/MoS2复合材料，所述TiO2/MoS2复合材料为MoS2层状材料在外层形成壳层，TiO2附着在壳层内部形成的中空结构。该结构能够提高对可见光的利用率，进而提高光催化效率。本发明专利技术还提供了上述中空TiO2/MoS2复合材料的制备方法，通过含有羟基、氨基或羧基的高分子聚合物吸附在TiO2的表面起到保护刻蚀的作用，氟化物刻蚀内部的TiO2，形成TiO2/MoS2中空结构。

A hollow TiO

The invention provides a hollow TiO

【技术实现步骤摘要】
一种中空TiO2/MoS2复合材料及其制备方法
本专利技术属于光催化剂领域，具体涉及一种中空TiO2/MoS2复合材料及其制备方法。
技术介绍
现如今，随着经济的发展，工业化程度越来越高，在享受它们给生活带来便利的同时，环境污染问题也成了人们不可回避的难题，其中染料废水亟待有效的方法来解决。染料废水指的是含有高毒性、难降解的有机污染物的水，具有污染物浓度高、成分复杂、可生化性差的特点，常规的污水处理方法成效甚微，因此对人类的健康和生物多样性造成了极大地威胁。光催化作为一种深度氧化法，是公认的最具发展潜力的一种污染物去除技术，利用光能来降解有机污染物，从而达到治理水环境污染的目的。如何使用光催化剂、有效利用太阳能，引起了人们的极大关注，而对占太阳能总能量43％的可见光的利用，毫无疑问的成为研究的热点。特殊的材料决定了材料具有特殊的理化性质，制备光子捕获能力强、合适禁带宽度的特定材料的物质成为提高光催化效率的关键因素。过渡金属硫化物二硫化钼(MoS2)因其优良的性能在石油、电子、光电、催化、能源存储等领域得到广泛应用，但作为光催化剂，其性能还需要进一步提升。研究表明，二氧化钛(TiO2)与二氧化钼(MoS2)的复合可以有效降低带隙，存在协同催化作用，合成TiO2/MoS2复合材料是提高MoS2和TiO2的催化性能的有效途径之一，如公告号CN103357425B的专利文件公开了一种二硫化钼/二氧化钛纳米刺分级材料复合材料的制备方法，制备出的二硫化钼表面具有刺状阵列材料，有利于增大比表面积和提高反应活性位，且一维材料有利于电荷传输；再如公告号CN105195133A的专利文件公开了一种用于制氢的二硫化钼/黑色二氧化钛复合可见光催化剂的制备方法，可以使产氢效率提高至127.2μmol/h，比常规可见光催化剂提高了大约59％；又如公告号CN104174414B的专利文件公开了一种二硫化钼/二氧化钛复合物及其制备方法，制备出以球形二硫化钼微粒为团簇中心、团簇四周为二氧化钛微粒的复合物，可以提升二硫化钼的润滑性能与催化性能；又如公告号CN105944738A的专利文件公开了一种基于表面改性的TiO2/MoS2复合材料的制备方法，通过表面改性处理对其界面电子性能产生影响，从而影响TiO2/MoS2异质结的能带材料，有利于提高复合材料的光催化性能。基于上述分析可以看出，对TiO2/MoS2复合材料的研究给科研工作者们带来了诸多惊喜，但是，目前制备出的TiO2/MoS2复合材料对可见光的利用率较低，光催化效率仍然不够理想。
技术实现思路
针对现有技术中的上述问题，本专利技术的目的在于提供一种中空TiO2/MoS2复合材料，能够提高对可见光的利用率，进而提高光催化效率。本专利技术的另一目的还在于提供上述中空TiO2/MoS2复合材料的制备方法。本专利技术的技术方案是：一种中空TiO2/MoS2复合材料，其特征在于，所述TiO2/MoS2复合材料为MoS2层状材料在外层形成壳层，TiO2附着在壳层内部形成的中空结构。这些结构的比表面积大，一般大于150m2/g；同时能够改善TiO2在可见光区的吸收，进而提高光催化效率。一种上述中空TiO2/MoS2复合材料的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：(1)将钼族无机化合物、含硫小分子和球形TiO2溶于沸程在100～500℃之间的溶剂中，混合后转移到聚四氟乙烯高压反应釜中反应，反应温度为100℃～300℃，反应时间1～72h；所述钼族化合物与含硫小分子的质量比＝3:1～1:5；所述钼族化合物与球形TiO2的质量比4:1～1:2；(2)将(1)中得到的固体溶于水中，加入氟化物作为刻蚀剂，搅拌均匀后，加入含有羟基、氨基或羧基的高分子聚合物，转移到聚四氟乙烯高压反应釜中反应,反应温度为100℃～300℃，反应时间1～72h，在聚合物保护下，氟化物刻蚀内部的TiO2，得到的固体粉末即为产物。进一步的，上述球形TiO2的尺寸为20～5000nm，优先选200～1500nm。进一步的，上述球形TiO2的制备方法为：将乙醇和乙腈按照1:10～10:1的体积比混合，再加入去离子水和浓氨水，混合均匀后加入钛源，所述去离子水与浓氨水的体积比为1:2～1:2.5，所述钛源与去离子水的质量比为1:1～1:10，搅拌，得到白色沉淀，将白色沉淀用乙醇干燥，得到球形TiO2。进一步的，上述钼族无机化合物Na2MoO4、(NH4)2MoS4、Mo单质、MoS3、MoO3的一种或几种。进一步的，上述含硫小分子的分子量为100～1000。进一步的，上述含硫小分子为硫脲，尿素、KSCN、S单质、Na2S、H2S中的一种或几种。进一步的，上述氟化物为含有HF、NaF、NH4F或KF的物质。进一步的，上述高分子聚合物的分子量在500～50000，优先选1500～15000，可以是聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚乙烯亚胺、聚丙烯酸、聚环氧乙烷、聚己内酰胺中的一种或几种。含有羟基、氨基或羧基的高分子聚合物，能够吸附在TiO2的表面，起到保护刻蚀的作用。进一步的，上述溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮、油酸、油胺、液体石蜡、煤油中的一种或几种。进一步的，上述钛源为TiF4、TiN、TiC、TiCl4、TiCl3、FeTiO3、钛酸四丁酯、钛酸异丙酯、Ti(SO4)2中的一种或几种。本专利技术具有以下有益的技术效果：1)本专利技术得到的TiO2/MoS2复合材料是中空结构，比表面积大(如粒径为200nm的中空微球为287m2/g，而同样尺寸的TiO2微球比表面积87m2/g，同样尺寸MoS2为50m2/g)，能够提高对可见光的利用率，进而提高光催化效率；2)本专利技术的制备方法通过含有羟基、氨基或羧基的高分子聚合物吸附在TiO2的表面起到保护刻蚀的作用，氟化物刻蚀内部的TiO2，形成TiO2/MoS2中空结构；3)本专利技术的制备方法简单易行，原料廉价，易实现产业化生产；4)本专利技术的产物可对多种有机染料进行有效可见光催化，可以实现对清洁能源太阳能的充分利用，是一种性质优良的可见光催化剂，对于染料废水的处理具有巨大潜力。【附图说明】图1为实施例一所得的中空MoS2/TiO2的透射电子显微镜照片；图2为实施例一所得的中空MoS2/TiO2在可见光下催化罗丹明B的紫外可见光谱图；图3为实施例一所得的中空MoS2/TiO2在可见光下催化亚甲基蓝的紫外可见光谱图；【具体实施方式】以下结合具体实施例，对本专利技术做进一步描述。以下所提供的实施例并非用以限制本专利技术所涵盖的范围，所描述的步骤也不是用以限制其执行顺序。本领域技术人员结合现有公知常识对本专利技术做显而易见的改进，亦落入本专利技术要求的保护范围之内。实施例一一种中空TiO2/MoS2复合材料，其结构如图1所示，中空结构为球形，由MoS2层状材料在外层形成壳层，TiO2附着在壳层内部形成。尺寸在200nm，壳层厚度为11nm。上述中空TiO2/MoS2复合材料的制备方法如下：(1)MoS2/TiO2复合结构的制备：称取100mgNa2MoO4作为钼源，50mgNa2S作为硫源，溶于30mLNMP(N-甲基吡咯烷酮)中，超声100min,加入100mg球形TiO2,转移到50mL聚四氟乙烯高压反应釜中反应本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种中空TiO

【技术特征摘要】
1.一种中空TiO2/MoS2复合材料，其特征在于，所述TiO2/MoS2复合材料为MoS2层状材料在外层形成壳层，TiO2附着在壳层内部形成的中空结构。2.一种权利要求1所述的中空TiO2/MoS2复合材料的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：(1)将钼族无机化合物、含硫小分子和球形TiO2溶于沸程在100～500℃之间的溶剂中，混合后转移到聚四氟乙烯高压反应釜中反应，反应温度为100℃～300℃，反应时间1～72h；所述钼族化合物与含硫小分子的质量比＝3:1～1:5；所述钼族化合物与球形TiO2的质量比4:1～1:2；(2)将(1)中得到的固体溶于水中，加入氟化物作为刻蚀剂，搅拌均匀后，加入含有羟基、氨基或羧基的高分子聚合物，转移到聚四氟乙烯高压反应釜中反应,反应温度为100℃～300℃，反应时间1～72h，得到的固体粉末即为产物。3.根据权利要求2所述的中空TiO2/MoS2复合材料的制备方法，其特征在于，所述球形TiO2的尺寸为20～5000nm。4.根据权利要求2或3所述的中空TiO2/MoS2复合材料的制备方法，其特征在于，所述球形TiO2的制备方法为：将乙醇和乙腈按照1:10～10:1的体积比混合，再加入去离子水和浓氨水，混合均匀后加入钛源，所述去离子水与浓氨水的体积比为1:2～1:2.5，所述钛源与去离子水的质量比为1:1～1...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨明辉，王传洗，曲奉东，风晓华，王倩，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：浙江,33