[發明專利]二氧化鈦光觸媒及其制造方法

無效

• 申請號: 200610170490.5
• 申請日: 2006-12-31
• 公開（公告）號: CN101209413A
• 公開（公告）日: 2008-07-02
• 發明（設計）人: 汪大永;林曉呈
• 申請（專利權）人: 明道管理學院
• 主分類號: B01J21/06
• 分類號: B01J21/06;B01J23/70;B01J37/34;C23C14/34
• 代理公司: 天津三元專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 胡婉明

1.一種二氧化鈦光觸媒，其特征在于，在二氧化鈦中植入過渡金屬離子，形成一含有摻雜過渡金屬離子的二氧化鈦光觸媒，令該二氧化鈦光觸媒可被可見光催化。

2.根據權利要求1所述的二氧化鈦光觸媒，其特征在于，所述植入的過渡金屬離子包括由銅、鎳、釩、鐵所構成群族中的至少一種；所述植入的過渡金屬離子劑量為10¹⁵～10¹⁶dose/cm²；所述過渡金屬離子植入的方式是利用金屬電漿離子植入系統完成。

3.根據權利要求1所述的二氧化鈦光觸媒，其特征在于，所述二氧化鈦為銳鈦礦相；所述二氧化鈦是呈薄膜狀。

4.根據權利要求1所述的二氧化鈦光觸媒，其特征在于，所述的二氧化鈦的光觸媒能隙為2.2eV～2.4eV。

5.一種如權利要求1所述的二氧化鈦光觸媒的制造方法，其特征在于，主要包括下列步驟：

溶膠制備，采用溶膠凝膠法，將鈦金屬鹽溶于水或醇類溶液中，加熱攪拌進行水解及縮合反應形成凝膠；

薄膜披覆，以旋轉涂布法將二氧化鈦在一基材上均勻涂布形成薄膜；

干燥燒結，將涂布二氧化鈦薄膜的基材置入高溫爐中，加熱干燥以去除溶劑與多余的有機物，并令該二氧化鈦形成結晶；

表面改質，以金屬電漿離子植入系統，將過渡金屬離子摻雜于二氧化鈦的光觸媒表面，降低能帶間隙并延緩電子—電洞對的再結合率；

通過上述步驟制造出可吸收可見光波長范圍內的光源能量的二氧化鈦光觸媒。

6.根據權利要求5所述二氧化鈦光觸媒的制造方法，其特征在于，所述基材為玻璃基材，該基材使用前先經過以下清洗程序：

將基材靜置于清潔劑中，通過超聲波震蕩清洗一小時；

用去離子水沖洗玻璃基材，以除去清潔劑；

將基材植入乙醇溶液中，利用超聲波震蕩清洗一小時；

用去離子水沖洗玻璃基材，以除去乙醇溶液；

將基材植入丙酮溶液中，以超聲波震蕩清洗一小時；

以去離子水沖洗玻璃基材，以除去丙酮溶液；

將基材植入去離子水中，通過超聲波震蕩清洗一小時；

令基材保持干燥以備鍍膜用。

7.根據權利要求5所述的二氧化鈦光觸媒的制造方法，其特征在于，所述溶膠制備步驟中，將四丁氧基鈦、無水丁醇與無水乙酸混合，加熱攪拌并控制溫度，持續攪拌至pH值穩定而形成凝膠；所述四丁氧基鈦、無水丁醇、無水乙酸的體積比例為1∶4∶4；所述加熱溫度控制為80℃。

8.根據權利要求5所述的二氧化鈦光觸媒的制造方法，其特征在于，所述薄膜披覆步驟是將2ml二氧化鈦凝膠，以旋轉涂布機轉速控制為1500?RPM涂布于基材上，該操作時間為5分鐘。

9.根據權利要求5所述的二氧化鈦光觸媒的制造方法，其特征在于，所述干燥燒結步驟是將高溫爐以5℃/min加熱升溫至200℃，保持溫度一小時，以去除溶劑且干燥；再以5℃/min加熱至400～700℃，保持溫度三小時，以去除多余有機物并形成二氧化鈦結晶，最后將其降至室溫并將二氧化鈦研磨成粉末；所述燒結溫度以500℃為最佳。

10.根據權利要求5所述的二氧化鈦光觸媒的制造方法，其特征在于，所述表面改質步驟是利用陰極弧源將金屬激發成金屬離子，再施以20kV的加速電壓，將金屬離子植入，達到表面改質；所述表面改質步驟植入的過渡金屬離子包括由銅、鎳、釩、鐵所構成的群族中至少一種；所述表面改質步驟植入的金屬離子劑量為10¹⁵～10¹⁶dose/cm²。