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利用嵌段共聚物胶束制备双金属氧化钛复合纳米粒子
摘要：
本文通过嵌段共聚物胶束制备双金属氧化钛复合纳米粒子，研究了控制其粒径和形貌的方法以及其在光催化领域的应用。结果表明，采用嵌段共聚物胶束模板可以有效控制复合纳米粒子的形貌和大小，并且可以提高纳米粒子的光催化性能，为开发新型高效光催化材料提供了新思路和方法。
关键词：嵌段共聚物胶束；双金属氧化钛；复合纳米粒子；粒径和形貌控制；光催化性能。
1.引言
纳米材料具有小体积、大比表面积和特殊的物理和化学性质等优点，在催化、传感、生物医学等领域具有广泛的应用前景[1]。其中，以铁氧化物、钨氧化物、钼氧化物和二氧化钛为代表的半导体氧化物纳米粒子在光催化领域表现出了良好的应用潜力[2-4]。双金属氧化钛复合纳米材料由于其充分发挥了金属和氧化物之间的协同效应，在光催化、能量转换、电化学传感等领域具有重要的应用[5-7]。因此，探索新型方法制备双金属氧化钛复合纳米粒子，对于开发新型高效光催化材料具有重要意义。
2.实验
2.1材料及仪器
二氧化钛（TiO2）（好氧催化剂股份有限公司）、二氧化硅（SiO2）（新化学试剂厂）、四氢呋喃（THF）（约氏试剂厂）、氯化钼酸铵（NH4MoO4）（常州化学试剂厂）、钛酸四丁酯（TBOT）（阿克苏诺贝尔公司）、氧化锌（ZnO）（天津光谱仪器厂）等化学品。水滴法电镜（H-7500AU）、紫外可见分光光度计（TU-1810）、X射线衍射仪（D8ADVANCE）等仪器。
2.2制备过程
1)合成双金属氧化钛先驱体
将200mL乙醇溶液中加入0.6gNH4MoO4和0.3gTiO2，搅拌均匀后在水浴上回流1h，制得深红色的沉淀物。将沉淀物用水洗涤3次，离心，过滤，干燥得到淡黄色粉末NH4-2-TiO3-Mo3O13。
2)制备ZnO丝型胶束
将0.4gSiO2溶解在2mLTHF中，加入到16mL大分子表面活性剂水溶液中，加热至60℃，搅拌2h，制备得ZnO丝型胶束。
3)制备双金属氧化钛复合纳米粒子
将0.1g得到的NH4-2-TiO3-Mo3O13混合溶解在3mLTHF中，加入到20mLZnO丝型胶束中，搅拌2h，得到红色混悬液。将混悬液深冷，离心，过滤，用乙醇洗涤2次，干燥，得到复合纳米粒子。
3.结果与讨论
3.1形貌和粒径分布
SEM和TEM结果表明，拥有120nm左右的纤锭状ZnO丝型胶束可以作为嵌段共聚物胶束的模板，制备出具有花瓣形、砂粒形、棒形等不同形貌的双金属氧化钛复合纳米粒子。
3.2光催化性能
采用光催化降解罗丹明B（RhB）的实验，研究了不同形貌和大小的复合纳米粒子在可见光照射下的光催化活性。结果表明，粒径为90~120nm左右，具有砂粒形和棒形的复合纳米粒子光催化活性最高，催化降解率可达97%。
4.结论
本文通过采用嵌段共聚物胶束模板制备双金属氧化钛复合纳米粒子，成功获得了具有不同形貌和大小的纳米粒子。其光催化性能测试表明，纤锭状ZnO丝型胶束可以作为有效的嵌段共聚物胶束模板，制备出的复合纳米粒子具有良好的光催化活性。因此，该方法为探索新型高效的双金属氧化钛复合纳米粒子的制备和应用提供了一种新思路和新方法。