The invention discloses a surface modified heterogeneous junction titania photonic crystal thin film catalyst, the catalyst is a three-dimensional inverse opal structure orderly, with anatase / rutile phase crystal structure, the photonic band gap in the visible light absorption region of the catalyst. The invention also discloses a preparation method for the surface modification of heterogeneous junction titania photonic crystal thin film catalyst, which comprises the following steps: preparation of TiO2 sol modified by in situ method; by vertical deposition method for the fabrication of polystyrene colloidal crystal template with opal structure; impregnated with vertical prepared by dip coating method of three-dimensional ordered inverse opal structure photonic crystal nano TiO2 high temperature calcination; surface modification of heterogeneous junction titania photonic crystal thin film catalyst. The invention has strong visible light response, the slow photon effect of photonic crystals, enhanced visible photochemical reactions, heterogeneous structure is conducive to the separation of photogenerated carriers, improve the photocatalytic ability, and has the advantages of simple equipment, easy to operate.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及催化
,尤其涉及一种表面修饰异相结二氧化钛光子晶体薄膜催化剂及其制备方法。
技术介绍
21世纪,资源日渐匮乏、能源渐趋短缺和环境污染日益严峻,这些已成为当今世界所面临主要问题和挑战。为了实现可持续发展以及生态环境、人类生存和社会发展的和谐统一,必须要求人类对这些问题和挑战采取积极措施,这就使得污染防治成为了一个全球性的课题。近几十年来,人们对光化学降解污染物的研究不断涌现和深入,其中半导体光催化由于具有生物降解不可比拟的速度快、无选择性、降解完全等优点,而备受人们的关注。在众多半导体光催化剂中,二氧化钛(TiO2)因具有较宽的禁带宽度、氧化能力强、催化活性高、无毒、价廉,以及生物、化学、光化学稳定性好等优势,而一直处于光催化研究中的核心地位。对TiO2光催化剂的研究已经进行了四十多年,目前仍然方兴未艾,而且TiO2的研究和应用领域也在不断扩展。TiO2的禁带宽度为3.0~3.2eV,只能被波长较短的紫外光激发,而紫外光在太阳光中只占5%左右,导致利用太阳光进行光催化的效率很低。为此,人们在提高TiO2可见光响应方面做出了许多努力。比如金属、非金属元素掺杂等,这些掺杂形式降低了半导体带隙,一定程度上扩展了光响应范围,但不论是间隙式的掺杂还是置换式掺杂,很多时候都在TiO2晶体中增加了电子空穴复合几率,导致催化剂的可见光催化能力增强,而紫外光催化能力下降。另一问题是,目前所研究的以TiO2为基的光催化剂多数为粉末粒子型,而粉末型TiO2光催化剂在环境净化方面存在着难以回收、二次污染等实际问题,直接制约了其大规模实际应用。但是,TiO2纳米 ...
【技术保护点】
一种表面修饰异相结二氧化钛光子晶体薄膜催化剂,其特征在于,所述催化剂呈三维有序的反蛋白石结构,具有锐钛矿/金红石异相结晶体结构,其光子带隙处于催化剂可见光吸收区域。
【技术特征摘要】
1.一种表面修饰异相结二氧化钛光子晶体薄膜催化剂,其特征在于,所述催化剂呈三维有序的反蛋白石结构,具有锐钛矿/金红石异相结晶体结构,其光子带隙处于催化剂可见光吸收区域。2.一种如权利要求1所述表面修饰异相结二氧化钛光子晶体薄膜催化剂的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:S1、以原位修饰方法制备TiO2溶胶;S2、以垂直沉积法制备具有蛋白石结构的聚苯乙烯微球胶体晶体模板;S3、以浸渍垂直提拉法制备三维有序反蛋白石结构纳米TiO2光子晶体;S4、高温煅烧制得表面修饰异相结二氧化钛光子晶体薄膜催化剂。3.根据权利要求2所述表面修饰异相结二氧化钛光子晶体薄膜催化剂的制备方法,其特征在于,S1中,将铟盐溶液与稀释剂混合均匀后,在搅拌状态下滴加含钛物料,再加入水解催化剂,搅拌得到稳定透明的TiO2溶胶。4.根据权利要求3所述表面修饰异相结二氧化钛光子晶体薄膜催化剂的制备方法,其特征在于,S1中,铟盐为氯化铟、硝酸铟、硫酸铟或醋酸铟;优选地,稀释剂为无水乙醇、无水甲醇、冰醋酸或甲酸;优选地,含钛物料为Ti(OC4H9)4、Ti(OC2H5)4、Ti(iso-OC3H7)4、Ti(SO4)2、TiCl4中的一种或两种以上组合物;优选地,水解催化剂为浓盐酸、硝酸、硫酸、冰醋酸、水中的一种或两种以上组合物。5.根据权利要求3或4所述表面修饰异相结二氧化钛光子晶体薄膜催化剂的制备方法,其特征在于,S1中,含钛物料与稀释剂的体积比为1~5:10;优选地,含钛物料中钛含量和铟盐中铟含量的摩尔比为100:0.1~5。6.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员:王恩君,
申请(专利权)人:中国科学院合肥物质科学研究院,
类型:发明
国别省市:安徽;34
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