本发明专利技术属于污水处理技术领域，具体涉及一种Ag NWs@BaTiO3芯鞘复合压电光催化材料及其制备方法和应用，表面鞘为压电材料钛酸钡BaTiO3，芯为银纳米线Ag NWs。制备方法，(1)通过溶剂热还原法合成高纯银纳米线Ag NWs；(2)通过水热法合成Ag NWs@TiO2芯鞘材料；(3)再次通过水热法合成Ag NWs@BaTiO3芯鞘复合压电光催化材料。作为降解水中有机污染物的催化剂。本发明专利技术内部构建的双重内电场，实现双重电场的活性性能叠加的目标，从而极大的促进光生载流子分离，提高了压电光催化反应活性。提高了压电光催化反应活性。提高了压电光催化反应活性。
【技术实现步骤摘要】
Ag NWs@BaTiO3芯鞘复合压电光催化材料及其制备方法和应用
[0001]本专利技术属于污水处理
，具体涉及一种Ag NWs@BaTiO3芯鞘复合压电光催化材料及其制备方法和应用。
技术介绍
[0002]对于复合材料合成过程中，主要挑战之一是不同维度材料的低维材料设计和构筑结构功能更为复杂的混合维度异质结复合材料，难以实现不同维度和不同性能材料之间的优势互补、协同工作的目标，比如Ag NWs为一维材料；BaTiO3纳米颗粒为零维材料。
[0003]同时晶格失配异质结复合材料依旧是制备复合材料的难点，制备Ag NWs@BaTiO3芯鞘复合材料过程中，Ag NWs和BaTiO3两种组分的晶格失配，难以形成芯鞘包覆结构。
[0004]内电场在促进光生载流子分离过程中扮演了关键的角色，因而在复合材料内部构建内电场是挑战之一，构建双重内电场将是另一个难题。
[0005]即使材料内部构建双重内电场，也难以实现双重内电场的催化性能的叠加，反而导致内电场相互抵消，减缓光生载流分离，降低压电光催化反应活性。
技术实现思路
[0006]本专利技术提供一种Ag NWs@BaTiO3芯鞘复合压电光催化材料及其制备方法和应用，主要目的是同时实现复合压电光催化材料的制备和压电光催化有机染料降解。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术基于多重内电场构建、多重理化性能复合的原则，制备出了Ag NWs@BaTiO3芯鞘复合压电光催化材料，其在超声和光协同催化条件下，极大的提高了压电光催化降解有机染料的活性效率，期望该工作得到更深入的研究和广泛的应用。
[0008]具体的技术方案为：
[0009]Ag NWs@BaTiO3芯鞘复合压电光催化材料，表面鞘为压电材料钛酸钡BaTiO3，内核芯为银纳米线Ag NWs。
[0010]所述的银纳米线与钛酸钡的质量比为1：0.01
‑
2。
[0011]所述的Ag NWs@BaTiO3芯鞘复合压电光催化材料的制备方法，包括以下步骤：
[0012](1)通过溶剂热还原法合成高纯银纳米线Ag NWs；
[0013](2)通过水热法合成Ag NWs@TiO2芯鞘材料；
[0014](3)再次通过水热法合成Ag NWs@BaTiO3芯鞘复合压电光催化材料。
[0015]进一步的，步骤(1)的具体方法为：
[0016]将聚乙烯吡络烷酮溶于多元醇中，磁力搅拌至形成澄清透明溶液，将反应液转移到三口烧瓶中，150
‑
200℃磁力搅拌一段时间；
[0017]再加入部分卤族元素的盐多元醇混合溶液，150
‑
200℃磁力搅拌一段时间；
[0018]再加入银源的多元混合溶液，150
‑
200℃磁力搅拌一段时间；
[0019]再加入银源的多元醇混合溶液，150
‑
200℃磁力搅拌一段时间；
[0020]反应结束后，静置自然冷却至室温；利用丙酮或质量浓度80％丙酮水溶液作为沉
淀剂和纯化剂，将得到的混合液通过选择性沉淀法多次洗涤、分离；最后通过真空干燥得到高纯Ag NWs。
[0021]步骤(1)中所述的聚乙烯吡络烷酮的相对分子质量在8000
‑
1200000g/mol；部分卤族元素的盐可为在多元醇中可溶的氯化盐、溴化盐、碘化盐中一种或多种；还原剂可以为二元醇、三元醇(例如：乙二醇、1，2
‑
丙二醇、1，3
‑
丙二醇、1，4
‑
丁二醇、甘油等)中一种或多种；
[0022]所述的银源可以为该硝酸银、乙酰丙酮银、乳酸银、乙酸银中一种或多种；
[0023]部分卤族元素的盐多元醇的混合溶液的浓度为20
‑
60mg/mL；
[0024]银源的多元醇混合溶液浓度为10
‑
50mg/mL；
[0025]选择性沉淀法的沉淀剂和纯化剂为丙酮或丙酮水溶液；
[0026]步骤(2)的具体方法为：
[0027]取步骤(1)制得高纯Ag NWs超声分散到无水醇溶液中，持续搅拌过程中逐滴加入表面活性剂，超声搅拌一段时间；
[0028]在搅拌过程中逐滴加入钛源，超声搅拌一段时间；将混合液转入水热釜中水热；
[0029]待其自然冷却至室温后，通过多次离心洗涤纯化样品；最后通过真空干燥得到中间产物Ag NWs@TiO2复合压电光催化材料。
[0030]步骤(2)中所述的表面活性剂为巯基乙酸、2
‑
巯基乙醇、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、羟丙基纤维素中一种或多种；表面活性剂浓度是0.15
‑
5.25mg/mL；
[0031]所述的醇溶液可以为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇中一种或多种；钛源为钛酸四丁酯、钛酸四乙酯、钛酸异丙酯、乙醇钛、异丙醇钛中一种或多种；钛源的浓度时0.34
‑
10.38mg/mL；
[0032]所述的水热时间为5
‑
15小时，水热温度为50
‑
200℃。
[0033]步骤(3)的具体方法为：
[0034]取步骤(2)制得高纯Ag NWs@TiO2超声分散到无水醇溶液中作为溶液A，并持续搅拌；
[0035]将钡源超声分散到无水醇溶液中作为溶液B；
[0036]将溶液A和B搅拌混合，超声搅拌一段时间；
[0037]最后，将混合液转水热釜中水热；待其自然冷却至室温后，通过多次离心洗涤纯化样品；最后通过真空干燥得到Ag NWs@BaTiO3复合压电光催化材料。
[0038]步骤(3)中所述的钡源为乙醇钡、硝酸钡、醋酸钡、磷酸氢钡、磷酸钡、乙酰丙酮钡、氯化钡中一种或多种；钡源的摩尔量是钛源的0.1
‑
5倍；
[0039]醇溶液可以为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇中一种或多种；
[0040]所述的水热时间为5
‑
48小时，水热温度为150
‑
250℃。
[0041]所述的Ag NWs@BaTiO3芯鞘复合压电光催化材料的应用，作为降解水中有机污染物的催化剂。具体的为降解有机染料靛胭脂蓝。
[0042]Ag NWs(银纳米线)是典型一维材料，具有优异的光电学特性，是理想的一维导线和一维半导体(P型)沟道。BaTiO3(钛酸钡)是一种宽带隙的铁电半导体(N型)，在外部压力作用下会产生极化，从而构建电场促进光生电子和空穴的分离，能够有效催化氧化还原反应。制备Ag NWs@BaTiO3芯鞘复合压电光催化材料将构建出多重理化性质和催化反应性能，
在Ag NWs表面包覆稳定的BaTiO3材料，可有效防止Ag NWs在光催化反应过程中被腐蚀污染，避免降低光催化反应性能；P型半导体Ag NWs和N型半导体BaTiO3的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.Ag NWs@BaTiO3芯鞘复合压电光催化材料，其特征在于，表面鞘为压电材料钛酸钡BaTiO3，芯为银纳米线Ag NWs。2.根据权利要求1所述的Ag NWs@BaTiO3芯鞘复合压电光催化材料，其特征在于，银纳米线与钛酸钡的质量比为1：0.01
‑
2。3.根据权利要求1或2所述的Ag NWs@BaTiO3芯鞘复合压电光催化材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)通过溶剂热还原法合成高纯银纳米线Ag NWs；(2)通过水热法合成Ag NWs@TiO2芯鞘材料；(3)再次通过水热法合成Ag NWs@BaTiO3芯鞘复合压电光催化材料。4.根据权利要求1或2所述的Ag NWs@BaTiO3芯鞘复合压电光催化材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)的具体方法为：将聚乙烯吡络烷酮溶于多元醇溶液中，磁力搅拌至形成澄清透明溶液，将反应液转移到三口烧瓶中，100
‑
300℃磁力搅拌一段时间；加入含部分卤族元素的盐多元醇混合溶液，100
‑
300℃磁力搅拌一段时间；再加入银源的多元醇混合溶液，100
‑
300℃磁力搅拌一段时间；再加入银源的多元醇混合溶液，100
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300℃磁力搅拌一段时间；反应结束后，静置自然冷却至室温；利用丙酮或质量浓度80％丙酮水溶液作为沉淀剂和纯化剂，将得到的混合液通过选择性沉淀法多次洗涤、分离；最后通过真空干燥得到高纯Ag NWs。5.根据权利要求4所述的Ag NWs@BaTiO3芯鞘复合压电光催化材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的聚乙烯吡络烷酮的相对分子质量在8000
‑
1200000g/mol；还原剂为无水多元醇，可以为乙二醇、1，2
‑
丙二醇、1，3
‑
丙二醇、1，4
‑
丁二醇、甘油中一种或多种；部分卤族元素的盐可为在多元醇中可溶的氯化盐、溴化盐、碘化盐中一种或多种；含部分卤族元素的盐多元醇的混合溶液的浓度为20
‑
60mg/mL；银源的多元醇混合溶液浓度为10
‑
50mg/mL；选择性沉淀法的沉淀剂和纯化剂为丙酮或丙酮水溶液；所述的银源为硝酸银、乙酰丙酮银、乳酸银、乙酸银中一种或多种。6.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：马奎，舒国强，岳海荣，宋磊，钟瑞，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：
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