一种二氧化钛/石墨相氮化碳纳米复合材料的制备方法技术

本公开揭示了一种二氧化钛/石墨相氮化碳纳米复合材料的制备方法，包括如下步骤：S100：将聚乙二醇

【技术实现步骤摘要】
一种二氧化钛/石墨相氮化碳纳米复合材料的制备方法


[0001]本公开属于纳米材料的制备
，具体涉及一种二氧化钛/石墨相氮化碳纳米复合材料的制备方法。

技术介绍

[0002]石墨相氮化碳(g
‑
C3N4)是一种具有类石墨层状结构的半导体聚合物，光谱带宽约为420nm，禁带宽度为2.7eV，吸收光谱可以延伸至可见光区，并且具有高热稳定性和化学稳定性，原料价格低廉且来源广泛，表现出其在光催化领域广阔的应用前景。但是传统的g
‑
C3N4面临低比表面积、可见光吸收能力较弱以及快速光生电子和空穴再结合率等亟需解决的问题。TiO2是过渡金属氧化物中最重要的半导体之一，它是宽禁带的n型半导体，具有无毒、抗光腐蚀、化学惰性、便宜易得等优点。然而，TiO2因光生载流子复合率较高而使其应用受到限制。

技术实现思路

[0003]针对现有技术中的不足，本公开的目的在于提供一种二氧化钛/石墨相氮化碳纳米复合材料的制备方法，相比单一石墨相氮化碳材料，该方法通过改变复合材料中TiO2和g
‑
C3N4的质量以调控两种组分的比例，制备获得的二氧化钛/石墨相氮化碳纳米复合材料在可见光区域具有更强的吸收能力。
[0004]为实现上述目的，本公开提供以下技术方案：
[0005]一种二氧化钛/石墨相氮化碳纳米复合材料的制备方法，包括如下步骤：
[0006]S100：将聚乙二醇
‑
聚丙二醇
‑
聚乙二醇和乙醇混合后置于钛源和浓盐酸的混合溶液中，获得前驱体溶液；
[0007]S200：将前驱体溶液与乙二醇溶液混合进行溶剂热反应，获得TiO2纳米片溶液，然后清洗、干燥、研磨，获得TiO2纳米粉末；
[0008]S300：将g
‑
C3N4前驱体煅烧，保温后自然冷却，获得g
‑
C3N4纳米片，将g
‑
C3N4纳米片研磨后获得g
‑
C3N4纳米粉末；
[0009]S400：将一定量TiO2纳米粉末和g
‑
C3N4纳米粉末混合后煅烧，保温后自然冷却至室温，研磨后获得TiO2/g
‑
C3N4纳米复合材料。
[0010]优选的，步骤S100中，所述聚乙二醇
‑
聚丙二醇
‑
聚乙二醇质量为0.6g。
[0011]优选的，步骤S100中，所述钛源和浓盐酸的体积比为1∶1。
[0012]优选的，步骤S100中，所述钛源包括钛酸异丙酯、钛酸四正丁酯和钛酸丁酯。
[0013]优选的，步骤S200中，前驱体溶液与乙二醇溶液的体积比为1∶2
‑
3。
[0014]优选的，步骤S200中，所述溶剂热反应的反应温度为130
‑
160℃。
[0015]优选的，步骤S300中，所述g
‑
C3N4前驱体包括三聚氰胺、双氰胺和尿素。
[0016]优选的，步骤S400中，所述TiO2纳米粉末和g
‑
C3N4纳米粉末的质量比为0.2
‑
2∶1。
[0017]优选的，步骤S400中，所述TiO2纳米粉末和g
‑
C3N4纳米粉末混合后的煅烧温度为
250
‑
350℃。
[0018]与现有技术相比，本公开带来的有益效果为：
[0019]1.本公开分别通过溶剂热法和烧结法制备TiO2纳米片和g
‑
C3N4纳米片，然后通过高温烧结将TiO2纳米片负载在g
‑
C3N4纳米片上，形成二氧化钛/石墨相氮化碳纳米复合材料，制备工序简单、原料易得、成本低廉、适合规模化工业生产。
[0020]2.本公开通过调节烧结前TiO2纳米片和g
‑
C3N4纳米片的质量调控复合材料的成分比例。
附图说明
[0021]图1是本公开一个实施例提供的一种二氧化钛/石墨相氮化碳纳米复合材料的制备方法流程图；
[0022]图2是实施例1制备的TiO2/g
‑
C3N4纳米复合材料的透射电镜图；
[0023]图3是实施例1制备的TiO2/g
‑
C3N4纳米复合材料和单一g
‑
C3N4纳米片在紫外
‑
可见光波段的吸收光谱对比图；
[0024]图4是实施例2制备的TiO2/g
‑
C3N4纳米复合材料的透射电镜图；
[0025]图5是实施例3制备的TiO2/g
‑
C3N4纳米复合材料的透射电镜图；
[0026]图6是实施例4制备的TiO2/g
‑
C3N4纳米复合材料的透射电镜图。
具体实施方式
[0027]下面将参照附图1至图6详细地描述本公开的具体实施例。虽然附图中显示了本公开的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0028]需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本公开的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本公开的范围。本公开的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
[0029]为便于对本公开实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个附图并不构成对本公开实施例的限定。
[0030]一个实施例中，如图1所示，一种二氧化钛/石墨相氮化碳纳米复合材料的制备方法，包括如下步骤：
[0031]S100：将聚乙二醇
‑
聚丙二醇
‑
聚乙二醇和乙醇混合后置于钛源和浓盐酸的混合溶液中，获得前驱体溶液；
[0032]S200：将前驱体溶液与乙二醇混合进行溶剂热反应，获得TiO2纳米片溶液，然后清洗、干燥、研磨，获得TiO2纳米粉末；
[0033]S300：将g
‑
C3N4前驱体煅烧，保温后自然冷却，获得g
‑
C3N4纳米片，将g
‑
C3N4纳米片
研磨后获得g
‑
C3N4纳米粉末；
[0034]S400：将一定量TiO2纳米粉末和g
‑
C3N4纳米粉末混合后煅烧，保温后自然冷却至室温，研磨后获得TiO2/g
‑
C3N4纳米复合材料。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二氧化钛/石墨相氮化碳纳米复合材料的制备方法，包括如下步骤：S100：将聚乙二醇
‑
聚丙二醇
‑
聚乙二醇和乙醇混合后置于钛源和浓盐酸的混合溶液中，获得前驱体溶液；S200：将前驱体溶液与乙二醇溶液混合进行溶剂热反应，获得TiO2纳米片溶液，然后清洗、干燥、研磨，获得TiO2纳米粉末；S300：将g
‑
C3N4前驱体煅烧，保温后自然冷却，获得g
‑
C3N4纳米片，将g
‑
C3N4纳米片研磨后获得g
‑
C3N4纳米粉末；S400：将一定量TiO2纳米粉末和g
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C3N4纳米粉末混合后煅烧，保温后自然冷却至室温，研磨后获得TiO2/g
‑
C3N4纳米复合材料。2.根据权利要求1所述的方法，其中，优选的，步骤S100中，所述聚乙二醇
‑
聚丙二醇
‑
聚乙二醇质量为0.6g。...

【专利技术属性】
技术研发人员：苗欢然，张文权，孔春才，杨志懋，欧曜文，张喜爱，
申请(专利权)人：陕西煤业化工技术研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：