[發明專利]負載在硅酸鹽基上的納米半導體材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201110309189.9
• 申請日: 2011-10-13
• 公開（公告）號: CN102500313A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 徐海;李書耘;李風翠;許慧;李慧芳;伍海波;張強
• 申請（專利權）人: 湖南文象炭基環保材料股份有限公司
• 主分類號: B01J20/10
• 分類號: B01J20/10;B01J20/30;B01J21/06;B01D53/02;B01D53/86
• 代理公司: 北京立成智業專利代理事務所(普通合伙) 11310
• 代理人: 張江涵

技術領域

本發明涉及一種用于凈化空氣的材料及其制備方法，特別涉及一種負載在硅酸鹽基上的納米半導體材料及其制備方法。

背景技術

隨著科技的發展和人們物質生活水平的提高，人類賴以生存的環境卻遭到了越來越嚴重的破壞，室內環境空氣污染的情況也越來越嚴重，特別是香煙煙霧中的有害有機物更是威脅到了人類的健康，因此具有凈化室內空氣功能的材料越來越受到人們的重視。

沸石、硅藻土、凹凸棒石、蛭石、珍珠巖等天然硅酸鹽礦物，具有物理吸附作用和離子交換作用，對空氣中的有毒有害氣體具有良好的吸附作用，但是不能對吸附的有毒有害進行分解；納米二氧化鈦在光照下能夠將空氣中的有機物催化分解為無毒的水分子和二氧化碳等，但是沒有吸附作用，較難與有害分子接觸，分解緩慢。

為獲得一種能較快吸附并徹底清除有害氣體的空氣凈化材料，本發明將提供了一種負載在硅酸鹽基上的納米半導體材料及其制備方法，該材料能夠長期起到凈化室內空氣的作用。

發明內容

本發明的第一個目的是為了克服硅酸鹽礦物和鈦鹽在分開使用時其凈化空氣的作用不能充分發揮的缺陷，提供一種負載在硅酸鹽基上的納米半導體材料，該材料將硅酸鹽礦物和鈦鹽有效的結合在一起，在可見光條件下催化分解，使其充分發揮凈化空氣的作用。

本發明的第二個目的是提供一種用于生產上述材料的制備方法。

本發明的目的是按如下的方式來實現的：所述負載在硅酸鹽基上的納米半導體材料及其制備方法，是以一種或多種硅酸鹽為原料制備載體材料，以鈦鹽為前驅體制備溶膠，再利用浸漬法將含光活性化合物的溶膠負載在載體上，經干燥、煅燒而制得。

具體方案如下：

一種負載在硅酸鹽基上的納米半導體材料，具有硅酸鹽基體，在硅酸鹽基體表面附有納米TiO₂(二氧化鈦)薄膜。

負載在硅酸鹽基上的納米半導體材料的制備方法，包括以下步驟：

1)制備載體：

A：以粒徑20～50μm的硅酸鹽為原料，加入堿性溶液，其中硅酸鹽與配制堿性溶液的堿性化合物的重量比為100～150∶1；經混合均勻后轉移至反應釜中進行焙燒膨化，焙燒溫度為480℃～850℃，釜內壓力為0.8～1.3MPa，焙燒時間為1～10min；取出冷卻后研磨篩分，篩分粒度范圍為0.5～30μm，得到粉末狀硅酸鹽基載體；

B：以粒徑20～50μm的硅酸鹽為原料，加入適量堿性溶液，其中硅酸鹽與配制堿性溶液的堿性化合物的重量比為100～150∶1；經混合均勻后轉移至反應釜中進行焙燒膨化，焙燒溫度為480℃～850℃，釜內壓力為0.8-～1.3MPa，焙燒時間為1～10min；取出冷卻后研磨篩分，篩分粒度范圍為0.5～30μm，得到粉末狀硅酸鹽基載體；在粉末狀硅酸鹽基載體中加入水性膠黏劑，粉末硅酸鹽與水性凝膠的重量比為5∶2～3，充分攪拌混合，將混合物放入壓機中壓制成板，即得塊狀硅酸鹽基載體；

2)制備納米TiO₂溶膠：將鈦鹽與無水乙醇在乙酰丙酮或冰醋酸溶劑中攪拌2～10h，其中，鈦鹽：無水乙醇∶乙酰丙酮或冰醋酸溶劑的重量比為1∶1.5～4∶0.1～0.2，充分攪拌混合均勻后，加入濃度為20％的乙醇溶液，其中鈦鹽與20％乙醇溶液的重量比為1∶0.5～1.2，靜置5～24h形成納米TiO₂溶膠；

3)制備半導體材料：

C：采用超聲波清洗方法對步驟(1)A制備的粉末狀硅酸鹽基載體進行清洗，然后將其快速置入步驟(2)制備的溶膠溶液中，浸泡2～10min后，過濾，將濾餅自然陰干后，放入100～150℃的干燥箱干燥10～30min，再置入的馬弗爐中，500～550℃溫度下焙燒30～60min，自然冷卻后取出，研磨篩分，篩分粒度范圍為0.5～30μm，即得粉末狀以硅酸鹽為基體的納米二氧化鈦薄膜半導體材料；

D：采用超聲波清洗方法對步驟(1)B中制備的塊狀硅酸鹽基載體進行清洗，然后將硅酸鹽基載體快速置入步驟(2)制備的納米TiO₂溶膠中，浸泡2～10分鐘后，以0.5～3mm/s的速度將載體豎直拉提出溶膠，使其表面鍍一層均勻的納米TiO₂薄膜，自然干燥后，將鍍有薄膜的載體放入100～150℃的干燥箱中干燥10～30min，再置入在500～550℃的馬弗爐中焙燒30～60min，自然冷卻后取出，即得到塊狀的以硅酸鹽為基體的納米二氧化鈦薄膜半導體材料。

所述堿性化合物選自氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鉀、碳酸氫鉀中的一種。