[發(fā)明專利]金屬氧化物納米材料

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810042324.6
• 申請日: 2008-08-29
• 公開（公告）號: CN101342486A
• 公開（公告）日: 2009-01-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱英杰;張凌
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: B01J23/14
• 分類號: B01J23/14;B01J23/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬氧化物納米材料，屬于納米材料制備和應(yīng)用領(lǐng)域。

技術(shù)背景

光催化劑作為一種催化材料，可以利用光能，在光照下降解有機物，達到 凈化環(huán)境的目的。近年來，隨著生產(chǎn)力的不斷發(fā)展，能源和環(huán)境問題也越來越 嚴(yán)重，光催化劑的研究也成為了研究的熱點。目前已經(jīng)制備了多種光催化劑， 主要有氧化物(如二氧化鈦、氧化鋅、二氧化錫等)、硫化物(如硫化鋅、硫化鎘 等)、多元氧化物(如Bi₂WO₆，ZnSnO₃、BiVO₄等)及其復(fù)合物。

要提高光催化劑的活性，主要在于提高催化劑對光子的吸收率以及減少電 子空穴對的復(fù)合從而提高光子的利用率。目前，運用的方法主要是通過摻雜、 表面改性以及幾種材料復(fù)合等方法來實現(xiàn)，其中應(yīng)用最廣的是復(fù)合的方法。通 過幾種不同材料的復(fù)合，不同材料之間的偶合作用可以使得光激發(fā)產(chǎn)生的電子 和空穴對分離，提高光子的利用率從而提高催化劑的光催化活性。目前已經(jīng)制 備了多種復(fù)合光催化劑，如TiO₂/C、ZnO/SnO₂等。但是復(fù)合材料的制備工藝 相對復(fù)雜，成本較高，這也限制了它的應(yīng)用。

隨著納米科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，納米材料的研究也越來越深入。納米材料具有 大的比表面積，可以提供更多的活性位置，在催化領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。目 前已經(jīng)制備了多種具有納米結(jié)構(gòu)的光催化劑，納米光催化劑表現(xiàn)出了大大高于 普通光催化劑的活性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的光催化劑是將氧化鋅納米材料和二氧化錫納米材料以質(zhì)量比混 合，混合物中氧化鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％-50％，得到的混和物具有高效的光催化 性能，混和物由氧化鋅和二氧化錫微米球組成，微米球的直徑為0.2至3微米， 微米球由直徑10-100納米棒和/或直徑5-50納米顆粒組裝而成。

本發(fā)明的制備方法是以水和一種低級一元醇(如甲醇、乙醇、異丙醇等)的混 合液作為溶劑，所述混合溶劑中醇的體積分?jǐn)?shù)為20％-60％。選取一種表面活性 劑(如十六烷基三甲基溴化銨、聚乙二醇、或者聚乙烯吡咯烷酮等)為分散劑，其 濃度為0.01—1摩爾/升；以鋅和錫的可溶性金屬鹽(如鹵化物、硝酸鹽、硫酸鹽 和醋酸鹽等)和強堿(堿金屬和堿土金屬的氫氧化物例如氫氧化鈉和氫氧化鉀)為 原料，在室溫下形成均勻的透明溶液。可溶性兩性金屬鹽的濃度為0.01—1摩 爾/升，強堿的濃度為0.5—5摩爾/升。然后再選取一種有機弱酸酯(如乙酸乙酯、 乙酸甲酯、甲酸乙酯或者甲酸甲酯等)作為反應(yīng)物，其濃度為0.5—5摩爾/升。 將有機弱酸酯與上述透明溶液混合后轉(zhuǎn)入反應(yīng)釜中，在60—220℃下進行微波 溶劑熱處理，處理時間為5-120分鐘。微波溶劑熱處理結(jié)束后，對產(chǎn)物進行離 心分離、用水或者無水乙醇洗滌，然后在室溫至100℃溫度下、空氣氣氛下干 燥即可得到相應(yīng)的氧化物納米材料。

本發(fā)明的光催化劑的光催化性能大大高于單獨組分的氧化鋅或者二氧化錫 的光催化活性，同時也大大高于商品的氧化鋅和商品的二氧化錫的混和物的光 催化活性。

本發(fā)明還具有如下優(yōu)點：

1.制備方法簡單，通過簡單混合的方法就可以得到。

2.氧化鋅納米材料和二氧化錫納米材料采用微波加熱的方式制備，可大大縮 短反應(yīng)時間，提高生產(chǎn)效率。

3.原料廉價易得，操作方便，制備工藝簡單，產(chǎn)率高，不需要復(fù)雜昂貴的設(shè) 備，易于實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。

附圖說明

圖1160℃微波溶劑熱30分鐘得到的由納米棒組裝成的ZnO微米球的掃 描電子顯微鏡照片：球的直徑為1-2微米。

圖2160℃微波溶劑熱30分鐘得到的由納米顆粒組裝成的SnO₂納米球的 掃描電子顯微鏡照片：球的直徑為200-300納米。

圖3制備的ZnO微米球、SnO₂納米球以及兩者以1：3質(zhì)量比混合后對甲 基橙的光催化降解曲線。

圖4商品的ZnO、SnO₂以及兩者以1：3質(zhì)量比混合后對甲基橙的光催化 降解曲線。

具體實施方式

用下面非限定性實施例進一步說明實施方式及效果。

實施例1