本發明涉及光催化，具體是一種利用草酸調控二氧化鈦光催化劑形貌及性能的方法。

背景技術：

1、光催化技術因其高效、環保的特性而備受關注。tio2作為最常用的光催化材料之一，其性能受晶體結構、晶粒大小及表面形態等因素的顯著影響。特別是銳鈦礦型的tio2，因其卓越的光催化活性而成為研究的焦點。然而，如何精確調控tio2的粒徑和形貌以優化其光催化性能，一直是科研領域亟待解決的問題。

2、傳統方法中，常通過引入各類酸如鹽酸、硫酸、氫氟酸等作為抑制劑或修飾劑來調控tio2光催化劑的形貌，例如公開號為cn105776326a的專利文獻公開了一種由空心六棱柱組成的二氧化鈦多面體的制備方法，該方法通過加入氫氟酸作為誘導劑制備出空心六棱柱組成的多面體二氧化鈦，比表面積大，有利于提高光催化性能；公開號為cn104609468a的專利文獻公開了一種具有多孔六棱柱形貌的銳鈦礦型二氧化鈦的方法，該方法通過加入naf以提供f-制備具有多孔六棱柱形貌的銳鈦礦型二氧化鈦，具有較好的光催化性能。然而，鹽酸、硫酸等強酸對工業應用具有腐蝕性，氟離子容易造成環境污染。因此，開發一種更為安全環保的tio2光催化劑的形貌及性能調控方法顯得尤為重要。

技術實現思路

1、本發明的目的在于，提供一種利用草酸調控二氧化鈦光催化劑形貌及性能的方法，通過使用天然溫和的草酸來調控二氧化鈦光催化劑形貌及性能，具有安全環保的特點。

2、第一方面，本發明提供了一種利用草酸調控二氧化鈦光催化劑形貌及性能的方法，包括以下步驟：

3、s1.配置前體反應液：將鈦酸四丁酯與乙醇混合，置于3-5℃的冰水浴中攪拌均勻，加入草酸固體粉末，攪拌至草酸溶解，繼續保持冰水浴，緩慢滴加去離子水，進行攪拌反應，反應完全后，制備得到前體反應液，所述鈦酸四丁酯、乙醇和去離子水的體積比為5～8：15～25：75～115，所述草酸固體粉末與所述乙醇的摩爾體積比為0.8～3.2mol/l；

4、s2.前驅體粉體制備：將所述前體反應液加熱至反應溫度保溫，反應完全后，進行陳化處理，完成后，取下層懸濁液進行干燥，制備得到所述前驅體粉體，所述反應溫度為80～100℃；

5、s3.煅燒處理：將所述前驅體粉體進行升溫煅燒處理，制備得到tio2光催化劑粉體，所述煅燒處理的溫度為600～700℃。

6、任選地，步驟s1中，滴加去離子水的速度為每分鐘5～50滴，每滴為0.05～1.5ml，所述攪拌反應的轉速為300～1000r/min，時間為0.5～10小時。

7、任選地，步驟s2中，所述保溫的時間為4～18小時，所述陳化處理的時間為10～30小時。

8、任選地，步驟s3中，所述煅燒處理的時間為0.5～6小時。

9、任選地，步驟s3中，制備得到的所述tio2光催化劑粉體呈棱柱狀，所述tio2光催化劑粉體的平均長度為0.5～3μm。

10、任選地，步驟s1中，所述草酸固體粉末與所述乙醇的摩爾體積比為1.8～3.2mol/l。

11、任選地，步驟s3中，制備得到的所述tio2光催化劑粉體的形貌呈棱柱狀，所述tio2光催化劑粉體的平均長度為0.5～1.2μm。

12、任選地，步驟s1中，所述草酸固體粉末與所述乙醇的摩爾體積比為2.3～2.7mol/l。

13、任選地，步驟s3中，制備得到的所述tio2光催化劑粉體的形貌呈六棱柱狀，所述tio2光催化劑粉體的平均長度為0.5～0.7μm，所述tio2光催化劑粉體的表面形成鼓起的多點胞狀結構。

14、第二方面，本發明提供一種tio2光催化劑粉體，由前述的利用草酸調控二氧化鈦光催化劑形貌及性能的方法制備得到。

15、綜上所述，本發明包括以下至少一種有益技術效果：

16、1.本發明提供的一種利用草酸調控二氧化鈦光催化劑形貌及性能的方法，通過精確控制反應條件，能夠顯著降低tio2的粒徑尺寸，并使其形貌趨于特定的棱柱狀，提高分散性以及比表面積，從而提供更多的活性位點，進而顯著提高光催化效率。相較于傳統方法中使用的強酸或氫氟酸進行調控，本發明采用更為環保、經濟的草酸作為調控劑。這不僅降低了生產成本，還減少了環境污染的可能性。

技術特征：

1.一種利用草酸調控二氧化鈦光催化劑形貌及性能的方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據權利要求1所述的利用草酸調控二氧化鈦光催化劑形貌及性能的方法，其特征在于，步驟s1中，滴加去離子水的速度為每分鐘5～50滴，每滴為0.05～1.5ml，所述攪拌反應的轉速為300～1000r/min，時間為0.5～10小時。

3.根據權利要求1所述的利用草酸調控二氧化鈦光催化劑形貌及性能的方法，其特征在于，步驟s2中，所述保溫的時間為4～18小時，所述陳化處理的時間為10～30小時。

4.根據權利要求1所述的利用草酸調控二氧化鈦光催化劑形貌及性能的方法，其特征在于，步驟s3中，所述煅燒處理的時間為0.5～6小時。

5.根據權利要求1～4中任一項所述的利用草酸調控二氧化鈦光催化劑形貌及性能的方法，其特征在于，步驟s3中，制備得到的所述tio2光催化劑粉體呈棱柱狀，所述tio2光催化劑粉體的平均長度為0.5～3μm。

6.根據權利要求1～4中任一項所述的利用草酸調控二氧化鈦光催化劑形貌及性能的方法，其特征在于，步驟s1中，所述草酸固體粉末與所述乙醇的摩爾體積比為1.8～3.2mol/l。

7.根據權利要求6所述的利用草酸調控二氧化鈦光催化劑形貌及性能的方法，其特征在于，步驟s3中，制備得到的所述tio2光催化劑粉體的形貌呈棱柱狀，所述tio2光催化劑粉體的平均長度為0.5～1.2μm。

8.根據權利要求6所述的利用草酸調控二氧化鈦光催化劑形貌及性能的方法，其特征在于，步驟s1中，所述草酸固體粉末與所述乙醇的摩爾體積比為2.3～2.7mol/l。

9.根據權利要求7所述的利用草酸調控二氧化鈦光催化劑形貌及性能的方法，其特征在于，步驟s3中，制備得到的所述tio2光催化劑粉體的形貌呈六棱柱狀，所述tio2光催化劑粉體的平均長度為0.5～0.7μm，所述tio2光催化劑粉體的表面形成鼓起的多點胞狀結構。

10.一種tio2光催化劑粉體，由權利要求1～9中任一項所述的利用草酸調控二氧化鈦光催化劑形貌及性能的方法制備得到。

技術總結
本發明公開了一種利用草酸調控二氧化鈦光催化劑形貌及性能的方法，通過精確控制反應條件，能夠顯著降低TiO<subgt;2</subgt;的粒徑尺寸，并使其形貌趨于特定的六棱柱狀，提高分散性以及比表面積，從而提供更多的活性位點，進而顯著提高光催化效率。相較于傳統方法中使用的強酸或氫氟酸進行調控，本發明采用更為環保、經濟的草酸作為調控劑，不僅降低了生產成本，還減少了環境污染的可能性，特別是在降解甲基橙等有機污染物時表現出較高的催化效率，本發明為大批量制備高性能微納尺寸的TiO<subgt;2</subgt;光催化劑提供了新策略，對推動其在廢水處理等領域的應用具有重要意義。

技術研發人員：陳佳琪,方翔宇,陳薛鋼,諶業軍,帥錦濤
受保護的技術使用者：成都大學
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28