[發明專利]稀土金屬元素摻雜的納米二氧化鈦、制備方法及其用途

有效

• 申請號: 201110459171.7
• 申請日: 2011-12-31
• 公開（公告）號: CN103182303A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發明（設計）人: 于義龍;紀志勇;李昊;耿雷;陶月明;徐瑞芬
• 申請（專利權）人: 江蘇考普樂新材料股份有限公司
• 主分類號: B01J23/10
• 分類號: B01J23/10;C09D7/12;A62D3/30;A62D101/28;A62D101/20
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 張秋林;劉金輝

技術領域

本發明涉及稀土金屬元素摻雜的納米二氧化鈦，制備所述稀土金屬元素摻雜的納米二氧化鈦的方法，以及所述稀土金屬元素摻雜的納米二氧化鈦在涂料中作為光催化劑的用途。

背景技術

隨著人們生活水平的提高，居室裝修逐漸成為時尚，豪華的室內裝修也成為人們追求的目標。家庭裝修可以營造舒適、優美、典雅的居住環境，并美化人們的生活。但是，人們在享受這一切的美好的同時，家庭裝修對居住環境造成的污染以及這些污染物質對人體所帶來的有害影響也在不斷地加大。目前，室內空氣的質量已引起社會各界的普遍關注。

調查顯示新近裝修的居室中有機污染物質多達500種以上，包括醛類、苯類、醚類、酯類、醇類、酮類、萜烯類等，其中有20多種物質對人體有較強的致癌、致畸和致突變作用，尤其是甲醛、苯、甲苯、乙苯、二甲苯等對人體的危害較大。

二氧化鈦作為光催化劑受到了人們日益廣泛的關注。二氧化鈦作為一種半導體功能材料，其光催化活性主要由自身的晶體結構決定。然而，通過摻雜改性可以提高二氧化鈦的譜帶響應范圍和催化效率。

中國發明專利申請CN?1631521?A公開了通過共沉淀-煅燒法制備二氧化鈦光催化劑，其中在共沉淀反應過程中，將稀土金屬元素的硝酸鹽以稀土金屬元素∶二氧化鈦＝0.5-1.5％的重量比加入四氯化鈦水溶液中，其中稀土金屬元素選自鑭、鈰、鐠、釹。

中國發明專利申請CN?1654335?A公開了可見光敏化的銳鈦礦型二氧化鈦溶膠的制備方法，其中摻雜二氧化鈦通過使用鑭、鈰、釹、銪的鹽或其混合物而實現。

中國發明專利申請CN?102059110?A公開了兩種稀土金屬元素共摻雜的納米二氧化鈦光催化劑的制備方法，其中所述稀土金屬元素為釓和鑭、釓和釔、鑭和鈰或者釓和銪。

如果將兩種不同的稀土金屬元素同時摻雜到二氧化鈦中，在所選兩種稀土金屬元素合適且二者配比適當的情況下，它們將共同提高二氧化鈦的光催化活性。

發明內容

鑒于上述現有技術狀況，本申請的發明人在納米二氧化鈦領域進行了廣泛深入的研究，以期得到一種光催化活性顯著提高的納米二氧化鈦。結果發現通過將重量比為0.1∶1-5∶1的氧化鈰與氧化釹摻雜到二氧化鈦中可獲得滿足上述要求的納米二氧化鈦。發明人正是基于上述發現完成了本發明。

本發明的目的是提供一種納米二氧化鈦，其摻雜有0.1-12重量％的氧化鈰與氧化釹，氧化鈰與氧化釹的重量比為0.1∶1-5∶1。

本發明的另一目的是提供一種制備上述納米二氧化鈦的方法。

本發明的再一目的是提供上述納米二氧化鈦的用途。

本發明一方面提供了一種稀土金屬元素摻雜的納米二氧化鈦，其中稀土金屬氧化物基于二氧化鈦的重量百分數為0.1-12重量％，稀土金屬氧化物為氧化鈰和氧化釹，氧化鈰與氧化釹的重量比為0.1∶1-5∶1。

本發明另一方面提供了一種制備上述稀土金屬元素摻雜的納米二氧化鈦的方法，所述方法包括以下步驟：

a)將滿足所述重量百分數和重量比的稀土金屬氧化物和四氯化鈦加入水中；

b)加入檸檬酸/磷酸氫鈉緩沖溶液；

c)用堿將pH值調節至5-6；

d)在100-200℃的溫度和0.2-0.8MPa的壓力下反應；和

e)過濾和干燥。

本發明再一方面提供了上述稀土金屬元素摻雜的納米二氧化鈦在涂料中作為光催化劑的用途。

本發明稀土金屬元素摻雜的納米二氧化鈦為銳鈦礦型，且晶化程度好；其吸收譜帶向可見光方向明顯紅移；能有效地光催化降解環境中的有害氣體；其制備方法簡單方便且能耗低。

本發明的這些和其它目的、特征和優點在結合如下附圖整體考慮本發明后，將易于為普通技術人員所明白。

附圖說明

圖1為本發明實施例1的膠態分散體的透射電鏡照片。

圖2為本發明實施例1的稀土金屬元素摻雜的納米二氧化鈦的X射線衍射圖。

圖3示出了本發明實施例1的稀土金屬元素摻雜的納米二氧化鈦在200-1200nm波長范圍內的吸光度。

具體實施方式

本發明稀土金屬元素摻雜的納米二氧化鈦由二氧化鈦和摻雜在其中的稀土金屬氧化物組成。