本技术适用于多孔材料技术领域,一种多级有序的大孔‑介孔二氧化钛及其制备方法与应用,包括以下步骤:(1)制备超结构光子晶体固体;(2)形成浓度为0.2‑0.5 mol/L的浅黄色溶液;(3)将所述步骤(1)中的所述超结构光子晶体固体加入至步骤(2)中的所述浅黄色溶液中,制备多级有序的大孔‑介孔二氧化钛。有益效果:本发明公开的多级有序的大孔‑介孔二氧化钛的制备方法中,既可以保证介孔超结构单元的稳定性,又可以实现孔道结构的精确完美复制;大大提高了本发明所公开的二氧化钛在光催化水分解中的光生电荷和光生空穴的分离效率,由于多级有序的大孔‑介孔结构,可保证入射光在多孔框架内的多重散射,从而提高了光催化水分解产氢的效率。
背景技术
社会的飞速发展所带来的资源和生态环境问题日益严重,如何利用好太阳能这一清洁的可再生能源是科研人员们所面临的一大难题。三维有序大孔材料因具有适合的光子带隙、大的比表面积、相互连通而规整有序的空洞结构,还具有光子晶体的慢光效应、多次散射效应和增强光吸收等特性。TiO2
是光催化领域研究最广泛、最深入的材料之一,有很好的光催化应用潜力,但是由于本身光生载流子复合率高、吸光范围窄等一系列的问题,限制了其进一步的应用。将传统的TiO2
纳米材料构筑成多孔的反蛋白石结构,不仅可以增大材料的比表面积,还可以赋予材料慢光效应,提升TiO2
对光的吸收,并提高光催化剂量子效率。
当前,对于合成TiO2
基多孔的三维有序大孔材料的方法有多种,主要有无模板法、液晶模板法、软模板法等。传统的无模板法得到的反蛋白石结构通常不规整;采用液晶模板法合成的反蛋白石结构仅含有丰富的大孔,一定量的微孔,而很少有介孔;而软模板法的合成方法中,构筑单元往往是不可控的,因此得到的介孔结构数量、大小和厚度不均一,容易发生介孔结构坍塌。现有工艺无法制备得到大小、厚度均一且具有大孔,还拥有丰富球形介孔的多孔材料。
实现思路