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本发明公开了一种空间分离的双空位二氧化钛同质结催化剂及其制备方法和应用，所述催化剂包括含钛空位的TiO2内芯以及包覆在其外侧的含氧空位的TiO2外壳，所述催化剂的双空位即为钛空位和氧空位。本发明创新性地通过一步水热法合成空间分离的双空位（钛空位和氧空位）二氧化钛同质结催化剂，集合了空位、pn结和同质结的优点，能够提供连续的能带键合有效地加速跨界面的电荷转移。该催化剂催化效率较高，尤其适用于光催化水解制氢。

本发明公开了一种二氧化钛的制备方法，包括如下步骤：1)将0.1‑10份对甲基苯乙胺、0.5‑5份(重量比)的聚乙烯‑聚丙二醇和10‑50ml的水混合搅拌得到溶液1；2)将1‑5份(重量比)的六水合硝酸锌、0.5‑7份(重量比)的六亚甲基四胺、0.3‑3份(重量比)的六水合硝酸钴、1‑10份(重量比)的2‑甲基咪唑加入10‑50ml的水后得到的溶液与上述溶液1混合，常温静置后得到溶液2；3)搅拌溶液2的同时，加入0.2‑0.7份(重量比)的正钛酸丁酯，搅拌得到溶液3；4)将上述溶液3进行水热处理；5)将步骤4)中的混合物进行离心分离，得到二氧化钛。本发明的二氧化钛结构，既达到更安全的微米级结构大小，又通过镂空结构拓宽了催化反应的活性面。

本发明涉及一种双相二氧化钛的水热合成方法，取5～5.5mmol草酸钛钾溶解到质量浓度为30％的过氧化氢溶液和水形成的混合溶液中，搅拌使完全溶解，然后加入硝酸溶液，继续搅拌均匀，得到前驱体溶液；将前驱体溶液转移至聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，然后置于烘箱中进行水热合成反应，反应结束后，冷却至室温，分别用水和无水乙醇洗涤产物，然后干燥，研磨，得到粗产物；将粗产物进行煅烧，然后冷却至室温，得到双相二氧化钛粉末。本发明方法简单易行、绿色低耗，制备的双相二氧化钛晶型可调控，光催化能效高、活性高、稳定好。

本发明涉及一种二氧化钛的表面处理方法，属于钛白粉技术领域。本发明解决的技术问题是提供一种包膜率高的二氧化钛的表面处理方法。该方法包括如下步骤：a、将二氧化钛粉末、羧甲基纤维素钠、氢氧化钠和水混合，得到二氧化钛浆料；b、将a步骤所得的二氧化钛浆料加入雾化器中雾化，得到二氧化钛喷雾，将二氧化钛喷雾、硅酸钠喷雾和硫酸喷雾同时加入反应器内，对流接触，并控制其pH值≤9.5，反应器内的温度为95～100℃，得到包膜后的二氧化钛；c、包膜后的二氧化钛干燥，得到表面处理后的二氧化钛。本发明方法，通过特定的预处理步骤和喷雾对流的包膜处理方法，得到表面处理后的二氧化钛，其方法简单，成本低，且包膜效率高，包膜率高。

一种氧缺陷TiO2常温常压水相制备方法，包括以下步骤；(1)将无机钛源溶解于去离子水中，得到透明无机钛化合物水溶液；(2)向步骤(1)中的无机钛化合物水溶液中加入无机碱液到pH值为7‑10，得到白色钛酸悬浮液；(3)用去离子水将步骤(2)中的白色钛酸悬浮液洗涤，得到白色钛酸沉淀；(4)用过氧化氢将步骤(3)中的白色钛酸沉淀溶解，得到黄色透明的过氧化钛前驱体；(5)在室温条件下，向步骤(4)得到黄色透明的过氧化钛前驱体中加入羟胺溶液，机械搅拌60min，得到黄色沉淀物，经过滤、洗涤得到氧缺陷纳米TiO2。本发明具有成本低、方便于大批量工业化生产的特点。