二氧化钛-金属水性纳米复合溶胶的制备
纳米T12作为功能性的无机材料，在涂料、光电转换、催化、功能陶瓷、抗菌材料等诸多领域具有广泛的应用前景，其合成及应用研究一直是相关功能材料领域研究的重点。然而，T12的禁带宽度为3.2eV，对应的吸收波长为387.5nm，光吸收仅局限于紫外区，但这部分光不过才到地面太阳光谱的5% ;而且，T12的量子效率不超过20%，太阳能的利用率仅在1%左右。因此，通过对T12材料的改性与复合，提高量子效率，拓宽激发波长范围，获得可见光响应的相关研究成为人们研究的热点。金属-二氧化钛复合物可以有效的同时从两方面提高光催化效率:金属与氧化物形成的肖特基势垒能有效的促使光生载流子的分离，提高量子效率；同时，由于金属表面的等离子体效应，能够有效的吸收可见光，将光生电子传递给二氧化钛，因而具有可见光催化活性。基于上述原因，二氧化钛-金属复合材料的合成一直是相关研究与应用领域的热点及重点。传统的方法通常通过在已经制备的二氧化钛表面简单的沉积金属盐的水溶液，如AgNO3等获得复合物，无法有效形成均一复合体系。同时，由于所采用的二氧化钛通常为粉体材料，使得做制备的复合材料在功能涂层的制备上受到较大限制。相对于粉体材料，溶胶材料由于具有良好应用操作性，可以通过简单的提拉、喷涂、旋转成膜等方式在基材表面负载成膜。因此，金属-二氧化钛复合溶胶的制备具有重要的实际应用价值。然而，文献及专利所报道的溶胶的合成，通常采用金属有机化合物，如钛酸四丁酯在乙醇体系的水解，这类方法的最主要缺点在于前驱体及溶剂价格昂贵以及水解过程使用大量的有机溶剂所造成的环境污染；同时，由于无法直接得到晶化的二氧化钛，还需要后续高温烧结，限制了基底材料的应用范围。此外，传统分步合成途径很容易造成金属或者二氧化钛的异相成核，无法形成有效的电荷分离转移体系。
本文所解决的技术问题是提供一种二氧化钛-金属水性纳米复合溶胶的制备方法，避免金属或者二氧化钛的异相成核作用，有效形成金属-氧化物复合结构，同时工艺可操作性强，适用于批量制备，具备工业化生产的可能性，具有广泛的实用性。采用的技术方案如下：
I)过氧化钛的制备:用过氧化氢水溶液溶解正钛酸得到过氧化钛水溶液，并用无机碱水溶液调节过氧化钛水溶液的pH值，留待备用；
2)纳米金属溶胶的制备:将金属盐溶于水得到金属盐水溶液；加热回流金属盐水溶液，加热回流的同时加入还原剂水溶液，至回流水溶液体系变色，得到变色后水溶液，所述还原剂与金属离子的摩尔比为1:1〜50:1 ;或将氯金酸水溶液加热回流，加热回流的同时加入还原剂水溶液，至回流水溶液体系变色，得到变色后水溶液，所述还原剂与氯金酸的摩尔比为1:1〜50:1 ;
3)向步骤2)制得的变色后金属盐水溶液中加入步骤I)制得的过氧化钛水溶液得复合溶液，加热回流该复合溶液，得最终产品。
本方案的有益效果是提供了一种简单易控，适于大规模工业生产的二氧化钛-金属水性纳米复合溶胶的常压一锅法合成方法。本发明首先在水溶液体系通过氧化还原的方式合成金属的溶胶，再通过配位作用在金属纳米颗粒表面络合过氧化钛前驱体，然后对所形成的金属-过氧化钛配合物在原体系一锅法合成纳米二氧化钛-金属的复合溶胶，本发明关键在于对氧化还原过程合成金属纳米溶胶时还原剂的选择，所选择的还原剂可以使所制备得到的纳米金属表面富含烯醇配体，这一烯醇配体可以与所加入的过氧化钛前驱体配位，形成金属-过氧化钛的配合物体系，通过常压加热回流，即可以使金属表面的过氧化钛原位晶化，形成金属-二氧化钛的纳米复合物水溶胶。