[發明專利]一種制備高活性二氧化鈦空心微球的氟化物調制自轉變方法

無效

• 申請號: 200710051886.2
• 申請日: 2007-04-16
• 公開（公告）號: CN101049555A
• 公開（公告）日: 2007-10-10
• 發明（設計）人: 余家國;劉升衛;程蓓
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: B01J21/06
• 分類號: B01J21/06;B01J35/08
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司
• 代理人: 張安國

技術領域

本發明涉及制備高活性二氧化鈦空心微球的氟化物調制自轉變方法。

技術背景

自從1972年Honda和Fujishima發現二氧化鈦光催化分解水以來，人們在開發面向太陽能利用和環境保護的高活性氧化物半導體光催化劑領域付出了巨大的努力。在各種氧化物半導體光催化劑中，由于二氧化鈦具有生物和化學惰性，氧化能力強，價格低廉以及其抗光腐蝕和化學腐蝕等優異物理化學性能，人們認為它最有可能在環保方面實用化。但是，二氧化鈦的光響應范圍比較窄，量子效率較低，其光催化性能需要進一步增強以滿足廣泛的實際應用和商業利益。在這種背景下，人們在改善二氧化鈦的活性方面做了大量的工作并取得了一定的成效，比如，摻雜、表面貴金屬沉積、表面染料敏化、半導體耦合等等。尤其值得關注的是，近年來人們發現二氧化鈦的光催化活性強烈的依賴于其相結構、晶粒尺寸、比表面積以及孔結構等基本性質。

在過去幾年中，文獻先后報道了各種不同形貌和織構的二氧化鈦的合成及其性能研究，其中空心結構二氧化鈦由于具有密度低、比表面積高、表面滲透性好、光吸收能力強等優點引起了人們的特別關注。人們預期，以空心結構二氧化鈦為光催化劑，將會有更高的能量轉換效率和光催化活性。迄今，大多數制備空心結構的方法依賴于犧牲模板(硬模板或軟模板)的利用，最終空心結構的獲得一般需要高溫煅燒或者特殊溶劑的刻蝕溶解來去掉模板。為了克服模板法的繁瑣性，人們近年來開發了一些簡易的無模板法來制備空心結構，這些方法基于Ostwald熟化、Kirekendall效應以及自組裝等原理實現顆粒的直接空化。但是，大量合成高光催化活性銳鈦礦相空心二氧化鈦微球仍然具有很大的挑戰性。

本專利提出了一種制備高活性二氧化鈦空心微球的氟化物調制自轉變方法，通過水熱處理添加了氟化銨的硫酸鈦酸性溶液，可以大量制備高光催化活性銳鈦礦相二氧化鈦空心微球。

發明內容

根據目前國內外的研究現狀，考慮到通常制備二氧化鈦空心微球方法存在的不足，本發明提出了一種制備高活性二氧化鈦空心微球的氟化物調制自轉變方法。采用本方法可制備顆粒大小大約為1微米的高活性二氧化鈦空心微球光催化劑。

實現本發明目的的技術方案是：

一種制備高活性二氧化鈦空心微球的氟化物調制自轉變方法，其特征是簡單、低溫、無模板、水為溶劑，環境友好，制備步驟依次為：

第1、配制摩爾濃度為0.01-2M的稀硫酸溶液，在此稀硫酸溶液中加入硫酸鈦，配制摩爾濃度為0.01-2M的硫酸鈦硫酸溶液。；

第2、配制摩爾濃度為0.05-3M的氟化銨溶液。所制得的酸性硫酸鈦溶液和氟化銨溶液在磁力攪拌下混合均勻，氟與鈦的摩爾比例R在0＜～2是之間變化；

第3、將此混合溶液轉移到100毫升水熱釜中，使水熱釜的80％體積得以填充。蓋嚴水熱釜，在100～200℃水熱反應1-48小時；

第4、把所得的白色固體沉淀收集用水洗滌，然后在30-100℃干燥3-20小時，即制得高活性二氧化鈦空心微球。

本發明的制備高活性二氧化鈦空心微球的氟化物調制自轉變方法的優選條件：

水熱反應時間為6-24小時，硫酸的摩爾濃度范圍為0.2-0.8M，硫酸鈦的摩爾濃度范圍為0.1-0.4M，氟化銨的摩爾濃度范圍為0.2-1M，干燥溫度為80±5℃；干燥時間為5-8小時。

本發明的用于制備高活性二氧化鈦空心微球的氟化物調制自轉變方法，除可以制備二氧化鈦外，還可以制備其他過渡金屬氧化物空心微球如：氧化錫、氧化鋯、氧化鈮等。