[發(fā)明專利]利用生物質(zhì)模板制備自摻雜氮分級(jí)多孔氧化物的方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810035207.7
• 申請(qǐng)日: 2008-03-27
• 公開（公告）號(hào): CN101249952A
• 公開（公告）日: 2008-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 范同祥;周涵;李煦凡;張荻
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號(hào): C01B13/14
• 分類號(hào): C01B13/14
• 代理公司: 上海交達(dá)專利事務(wù)所
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種氧化物材料技術(shù)領(lǐng)域的制備方法，特別是一種利用生物質(zhì)模板制備自摻雜氮分級(jí)多孔氧化物的方法。

背景技術(shù)

氧化物粉體在光催化、發(fā)光材料、磁性材料、電磁波屏蔽和吸收材料、電子器件、染料等領(lǐng)域有廣泛的用途。特別是在光催化領(lǐng)域，根據(jù)氧化物種類的不同，可在紫外線、可見光、紅外線區(qū)域呈現(xiàn)出獨(dú)特的屏蔽和吸收特性，具有良好的光功能活性。隨著氧化物材料制備技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，人們可以制備出不同粒徑、不同組分、不同結(jié)構(gòu)的各種類型的氧化物。

經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，圍繞氧化物的制備方法，有不少文獻(xiàn)報(bào)道，如中國專利CN1559671，名稱為：“多孔二氧化鈦的制造方法”。該專利的技術(shù)特點(diǎn)在于提供一種利用二氧化鈦懸浮液中化學(xué)成分的作用，使二氧化鈦牢固地負(fù)載在多孔性顆粒上的制造方法：先選取下列物質(zhì)按各自重量配比進(jìn)行充分混合，制成二氧化鈦懸浮液：納米二氧化鈦；聚烷基硅氧烷；聚丙烯酸酯；水。將多孔性顆粒如多孔硅膠、多孔性磷灰石、多孔陶瓷或多孔性氧化鋁中的一種或幾種浸在上述二氧鈦懸浮液中，進(jìn)行充分浸漬；或者將二氧化鈦懸浮液噴涂在多孔顆體表面，最后將處理后的多孔顆粒烘干。該技術(shù)可以得到多孔二氧化鈦但是該技術(shù)得到的多孔材料不能實(shí)現(xiàn)氮摻雜，限制了產(chǎn)物光電磁等方面的性能及應(yīng)用，而且該方法對(duì)于制備其他種類的氧化物并不具有通用性。再如中國專利CN1565721，名稱為：“一種氮摻雜型二氧化鈦可見光催化劑的制備方法”。該專利的技術(shù)特點(diǎn)在于將鈦酸酯、水解催化劑、稀釋劑置于反應(yīng)器中，在紫外燈照射下反應(yīng)數(shù)小時(shí)，然后將銨鹽水溶液加到反應(yīng)器中，繼續(xù)反應(yīng)，得到溶膠；揮發(fā)溶劑，得到鈦凝膠后在50～200℃的空氣氛中干燥1～3小時(shí)即可。該技術(shù)采用溶膠凝膠的方法，可以得到氮摻雜型二氧化鈦粉體，但是該技術(shù)得到的氮摻雜型二氧化鈦粉體不具有多孔的特征，同時(shí)需要從外界引入氮源，工藝相對(duì)復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足和缺陷，提供一種利用生物質(zhì)模板制備自摻雜氮分級(jí)多孔氧化物的方法，使制得的氧化物粉體不僅具有生物分級(jí)多孔結(jié)構(gòu)，而且有效實(shí)現(xiàn)氮自摻雜，對(duì)不同波段的光波具有明顯增強(qiáng)的捕獲及吸收特性。同時(shí)原料來源廣，成本低廉，工藝相對(duì)簡(jiǎn)單。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明充分利用天然植物葉片所具有的分級(jí)多孔精細(xì)結(jié)構(gòu)和葉綠體納米層狀結(jié)構(gòu)，天然植物果實(shí)所具有的多孔結(jié)構(gòu)及成型特點(diǎn)；利用生物質(zhì)所固有的豐富的非金屬元素N、C等，通過前驅(qū)體在生物質(zhì)結(jié)構(gòu)中的浸漬、組裝及燒制，制備得到具有生物質(zhì)分級(jí)多孔精細(xì)結(jié)構(gòu)并自摻雜氮的氧化物功能材料。

本發(fā)明方法包括如下步驟：

第一步，選擇新鮮生物質(zhì)材料，并將生物質(zhì)材料在戊二醛PBS固定液中固定數(shù)小時(shí)；

所述生物質(zhì)材料在戊二醛PBS固定液中4℃下固定12小時(shí)-24小時(shí)。

所述戊二醛PBS固定液，是PBS∶戊二醛∶重蒸水按體積比50∶8∶42配制而成，其中PBS指21.8g無水磷酸氫二鈉[Na₂HPO₄]，6.4g無水磷酸二氫鈉[NaH₂PO₄]，180g氯化鈉[NaCl]，溶解在1000ml純凈水中，并用氫氧化鈉調(diào)節(jié)PH值到7.2，配制得到的溶液。

第二步，用純凈水沖洗固定后的生物質(zhì)原料，用HCl浸泡數(shù)小時(shí)后，用蒸餾水清洗數(shù)次，將生物質(zhì)浸泡在金屬M(fèi)的鹽溶液中100℃-130℃下保溫?cái)?shù)小時(shí)；

所述用HCl浸泡，是HCl浸泡3小時(shí)-12小時(shí)，其中HCl體積濃度為5％-10％。用HCl浸泡生物質(zhì)材料是為了除去生物質(zhì)原料中本身含有的金屬離子。

所述保溫，其時(shí)間為3小時(shí)-24小時(shí)。

第三步，用純凈水清洗第二步中處理過的生物質(zhì)材料，將其浸泡在金屬M(fèi)的鹽溶液中室溫下保溫?cái)?shù)小時(shí)；

所述保溫，其時(shí)間為24小時(shí)-120小時(shí)。

第四步，用純凈水清洗第三步中處理過的生物質(zhì)材料，使其自然干燥；

第五步，再進(jìn)一步將第四步中處理過的生物質(zhì)材料在氧氣氣氛中升溫到500℃-1000℃范圍內(nèi)，保溫?cái)?shù)小時(shí)后即得到具有生物質(zhì)形態(tài)的摻氮多孔氧化物N-M_XO_y材料。其中：M為金屬Ti、Zn、Ce、Cu、Al、Sn、Y、Mn、Zr、Cr、Fe、Ni、Co、La、Pb、Pd、Ru、Sr、In、Ga、Bi或非金屬Si中的一種，X為1，2或3中的一個(gè)，Y為1，2，3或4中的一個(gè)。

所述升溫，其速度為1℃-20℃/分鐘。

所述保溫，其時(shí)間為1小時(shí)-5小時(shí)。