复合微纳结构材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光催化技术领域，尤其涉及一种CaTi205/CaTi 204 (OH) 2复合微纳结构材 料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 亚稳相材料是指热力学上处于亚稳状态的一类材料，是呈介稳性的聚集体，由于 存在能量势皇，一般情况下能稳定存在；而且通常而言，这种亚稳相结晶材料具有较高的催 化活性，因此亚稳相光催化材料成为研宄热点之一。
[0003] 钙钛氧化物如CaTi2O5和CaTi 204 (OH)2，由于它们具有独特优异的亚稳相结构，因 此在工业领域对其光催化性能的应用得到越来越多的研宄和重视。纳米光催化剂在光催化 领域显示出巨大潜力和长久的生命力。但常规的纳米催化剂存在着易团聚、难回收及光能 利用率低等缺点，而构筑单元为纳米尺寸的微米尺度结构（微纳结构）的光催化剂可以很 好地解决这些问题。这是由于它不仅保持了纳米光催化剂原有的高效光催化活性，同时其 尺度是微米级，因此在使用过程中，不易吸附其它物质或团聚，同时能够沉淀在容器底部便 于回收，从而为解决光催化技术的瓶颈问题提供了全新的途径。然而，目前现有技术在这种 微纳结构材料的制备中，均需要添加模板或表面活性剂，并且工艺条件苛刻，这些制备方法 不仅引入了杂质，同时对设备要求高、成本高，不利于工业化生产。尤其是合成亚稳相微纳 结构材料的条件极其复杂、更加难以控制。目前，尚未见到关于CaTi205/CaTi20 4(OH)2复合 微纳结构材料的报道。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种CaTi205/CaTi 204 (OH) 2复合微纳 结构材料，通过在CaTi2O4 (OH) 2片状结构承载CaTi 205纳米颗粒，以保持高效光催化活性的 同时，解决易团聚和回收难的问题。本发明的另一目的在于提供上述CaTi2O5ZtaTi 2O4(OH)2复合微纳结构材料的制备方法
[0005] 本发明的目的通过以下技术方案予以实现：
[0006] 本发明提供的一种CaTi205/CaTi20 4 (OH)2复合微纳结构材料，由CaTi 204(OH)2片状 结构承载CaTi2O5纳米颗粒构成，所述CaTi 204 (OH)2片状的厚度为85~lOOnm、长宽平均尺 寸为1~2. 5 μ m ;所述CaTi2O5纳米颗粒的粒度为0. 5~I. 5nm。
[0007] 本发明的另一目的通过以下技术方案予以实现：
[0008] 本发明提供的上述CaTi205/CaTi20 4 (OH) 2复合微纳结构材料的制备方法，包括以下 步骤：
[0009] (1)将钛酸丁酯溶解于乙醇中，按照摩尔比钛酸丁酯：乙醇=1 : 5~10,搅拌至 均匀得到A液；
[0010] (2)将无水氯化钙溶解于蒸馏水中，然后和乙醇混合，搅拌至均匀得到B液；按照 摩尔比无水氯化妈：蒸馏水：乙醇=I : 50~400 : 5~10 ;
[0011] (3)按照摩尔比钛酸丁酯：无水氯化钙=1 : 1，将所述A液加入B液中搅拌 lOmin，然后加入3M/L碱性溶液继续搅拌5~15min，按照摩尔比碱性溶液：蒸馏水= 0.02~0.09 : 1;之后放在水热釜中，在160~220°C下保温12~36h，用蒸馏水洗涤，获 得CaTi2O4 (OH) 2片状结构承载CaTi 205纳米颗粒的CaTi 205/CaTi204 (OH) 2复合微纳结构材料。
[0012] 上述方案中，本发明所述碱性溶液为NaOH溶液或KOH溶液。
[0013] 本发明具有以下有益效果：
[0014] 本发明利用水热法、在相同的母体溶液中，通过改变添加不同用量的碱性溶液而 获得在CaTi2O4 (OH)2纳米片上原位生长的CaTi 205纳米结构，即CaTi 205/CaTi204 (OH) 2复合 微纳结构材料，该材料不仅具有优异的光催化性能，而且便于回收，经过多次重复使用后仍 保持较高的光催化降解率，有效提高了其在工业领域的使用价值和经济效益。本发明工艺 路线简单，无需特殊装置，无需表面活性剂或模板，生产成本低，适宜于规模性产业化生产， 有利于促进光催化技术的应用和发展。
【附图说明】
[0015] 下面将结合实施例和附图对本发明作进一步的详细描述：
[0016] 图1是本发明实施例一制备的CaTi205/CaTi 204(OH)2复合微纳结构材料的X射线 衍射图谱；
[0017] 图2是本发明实施例一制备的CaTi205/CaTi 204 (OH)2复合微纳结构材料的扫描电 镜照片；
[0018] 图3是本发明实施例一制备的CaTi205/CaTi 204 (OH)2复合微纳结构材料的透射电 镜照片；
[0019] 图4是本发明实施例一制备的CaTi205/CaTi 204 (OH)2复合微纳结构材料的多次重 复使用降解甲基橙溶液的光催化降解率示意图；
[0020] 图5是本发明实施例CaTi205/CaTi204(OH) 2M合微纳结构材料的光催化活性示意 图（1、2、3、4分别为本发明实施例一、二、三、四）。
【具体实施方式】
[0021] 实施例一：
[0022] 本实施例CaTi205/CaTi20 4 (OH) 2复合微纳结构材料的制备方法，其步骤如下：
[0023] (1)将钛酸丁酯溶解于乙醇中，按照摩尔比钛酸丁酯：乙醇=1 : 5,搅拌至均匀 得到A液；
[0024] (2)将无水氯化钙溶解于蒸馏水中，然后和乙醇混合，搅拌至均匀得到B液；按照 摩尔比无水氯化钙：蒸馏水：乙醇=1 : 50 : 10 ;
[0025] (3)按照摩尔比钛酸丁酯：无水氯化钙=I : 1，将上述A液逐滴滴入B液中搅 拌lOmin，然后逐滴加入3M/L NaOH溶液继续搅拌15min，按照摩尔比NaOH溶液：蒸馏水= 0. 02 : 1 ;之后放在水热釜中，在180°C下保温36h，用蒸馏水洗涤6次，获得CaTi2O4(OH) 2片状结构承载CaTi2O5纳米颗粒的CaTi 205/CaTi204 (OH)2复合微纳结构材料。
[0026] 实施例二：
[0027] 本实施例CaTi205/CaTi20 4 (OH) 2复合微纳结构材料的制备方法，其步骤如下：
[0028] (1)将钛酸丁酯溶解于乙醇中，按照摩尔比钛酸丁酯：乙醇=1 : 10,搅拌至均匀 得到A液；
[0029] (2)将无水氯化钙溶解于蒸馏水中，然后和乙醇混合，搅拌至均匀得到B液；按照 摩尔比无水氯化钙：蒸馏水：乙醇=1