[發明專利]TiO2/InVO4復合多孔微球的制備方法

有效

• 申請號: 201310711687.5
• 申請日: 2013-12-20
• 公開（公告）號: CN103754929A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: 申乾宏;楊輝;沈建超;蔡奇風;馮宇;盛建松;程笛
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C01G23/047
• 分類號: C01G23/047;C01G31/00;B82Y30/00
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司 33212
• 代理人: 周世駿

技術領域

本發明是關于半導體材料領域，特別涉及TiO₂/InVO₄復合多孔微球的制備方法。

背景技術

InVO₄是一種重要的窄帶隙半導體，禁帶寬度約為2.0eV。近年來，由于InVO₄在太陽能利用、環境保護、氣體傳感等領域有潛在的應用前景，已引起人們的廣泛關注。早期InVO₄主要以In₂O₃和V₂O₅為原料，通過高溫固相法制備所得，但產物晶粒粗大，比表面積很小，且易出現雜質相。目前，采用水熱等濕化學手段制備InVO₄納米晶粒已成為一種常用的方法，不少文獻研究均報道了InVO₄納米材料的形貌調控和相關性能研究。但是，較低的量子效率仍然是限制其實際應用的主要原因。TiO₂因其無毒性，良好的化學穩定性，合適的能帶位置和廉價性，在半導體光催化領域占有重要地位，而且與InVO₄的能帶也較為匹配，可以通過構造InVO₄/TiO₂納米復合結構，促進光生電子空穴對分離，提高復合材料量子效率。前期已有科研人員開展了兩者的復合研究并取得了較好的效果，然而目前這類研究仍主要集中于納米粉體的制備，InVO₄和TiO₂雖實現了納米尺度的復合，但納米粉體在實際應用中仍存在難以回收的問題亟待解決。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，克服現有技術中的不足，提供一種TiO₂/InVO₄復合多孔微球的制備方法。

為解決上述技術問題，本發明的解決方案是：

提供一種TiO₂/InVO₄復合多孔微球的制備方法，包括如下步驟：

步驟A：在攪拌條件下，將NH₄VO₃水溶液逐滴加入InCl₃水溶液中形成黃色澄清溶液；采用氨水調節溶液體系pH值至4，攪拌2h后獲得沉淀；將沉淀過濾、洗滌3次，然后加入十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）水溶液中，繼續攪拌1h后轉移至水熱反應釜進行水熱反應；水熱反應后所得沉淀過濾，并用蒸餾水和無水乙醇分別洗滌三次，在60℃干燥4h后在馬弗爐中進行熱處理，從而獲得InVO₄多孔微球；

其中，NH₄VO₃水溶液的摩爾濃度為0.1mol/L～0.5mol/L，InCl₃水溶液的摩爾濃度為0.1mol/L～0.5mol/L，CTAB水溶液的質量分數為0.5wt%～3wt%；控制反應物的量使V與In的摩爾比為4∶1～1∶1，In與CTAB的摩爾比為10∶1～2∶1；水熱反應溫度為150～200℃，水熱反應時間為12h～36h；熱處理溫度為350～500℃，熱處理時間為2～5h；

步驟B：將InVO₄多孔微球分散到無水乙醇中得到分散體系，超聲15min后，在50r/min的轉速下向分散體系中逐滴加入聚合物型TiO₂溶膠，繼續攪拌5h后，將沉淀過濾、干燥，完成1次InVO₄多孔微球對聚合物型TiO₂溶膠的浸涂工序，制得TiO₂凝膠包覆InVO₄微球；

其中，InVO₄多孔微球在分散體系中的固含量為1%～5%；控制聚合物型TiO₂溶膠的加入量使In與Ti的摩爾比為1∶1～1∶10；

所述聚合物型TiO₂溶膠的制備方法為：將鈦酸丁酯加入pH值為2，且含鹽酸的乙醇水溶液中，其中鈦酸丁酯和水的摩爾比為1∶4，混合后攪拌2h，即獲得聚合物型TiO₂溶膠；

步驟C：將TiO₂凝膠包覆InVO₄微球加入水中，在水浴攪拌條件下處理，所得沉淀過濾，用蒸餾水和無水乙醇分別洗滌三次，在60℃烘干，獲得TiO₂/InVO₄復合多孔微球；