[發(fā)明專利]一種黑色金紅石相二氧化鈦的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911355967.0
• 申請(qǐng)日: 2019-12-25
• 公開（公告）號(hào): CN111056567B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱青;陳曉露;李磊磊;楊麗
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州機(jī)數(shù)芯微科技有限公司
• 主分類號(hào): C01G23/04
• 分類號(hào): C01G23/04
• 代理公司: 合肥金律專利代理事務(wù)所(普通合伙) 34184
• 代理人: 段曉微

本發(fā)明公開了一種黑色金紅石相二氧化鈦的制備方法，包括如下步驟：取無定型鈦氧化物前驅(qū)體，升溫至600℃以上，煅燒2?4h得到白色金紅石相二氧化鈦；將白色金紅石相二氧化鈦加入鹽酸水溶液中超聲分散，再加入金屬粉末，攪拌15min以上，離心，取沉淀洗滌，干燥得到黑色金紅石相二氧化鈦。本發(fā)明工藝簡單，不涉及有毒有害試劑，生產(chǎn)成本低廉，周期短，可滿足工業(yè)化大批量生產(chǎn)要求，所得的黑色金紅石相二氧化鈦對(duì)整個(gè)太陽光譜中的紫外光、可見光以及紅外光均有很強(qiáng)的吸收，能夠有效的利用太陽光進(jìn)行催化反應(yīng)，解決了現(xiàn)有金紅石相TiO₂對(duì)太陽光利用率低這一難題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及二氧化鈦技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種黑色金紅石相二氧化鈦的制備方法。

背景技術(shù)

進(jìn)入21世紀(jì)以來，經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展大量消耗石油、煤炭、天然氣等化石資源，同時(shí)也帶來了嚴(yán)重的環(huán)境污染，嚴(yán)重制約著社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。因此，開發(fā)探索新能源材料、解決當(dāng)前能源與環(huán)境問題刻不容緩，而基于半導(dǎo)體光催化的新技術(shù)有望成為解決上述問題最有效的基本方案之一。

自從1972年日本Fujishima和Honda報(bào)道了金紅石相TiO₂電極在紫外光照射下能分解水產(chǎn)生氫氣現(xiàn)象以來，TiO₂作為一種被廣泛研究的光催化劑，由于其無毒，價(jià)格低廉，同時(shí)具有較高的催化活性而明顯優(yōu)于其他光催化材料，引起世界范圍內(nèi)科研工作者的普遍關(guān)注。然而在實(shí)際應(yīng)用中，TiO₂的量子效率并不高，這是由于光生電子和空穴易于復(fù)合，并且由于較大的帶隙(3.0-3.2eV)，導(dǎo)致只能吸收和利用太陽光譜中占4％左右的紫外光。

TiO₂常見的晶型有銳鈦礦，金紅石和板鈦礦三種。其中，有關(guān)銳鈦礦相TiO₂的研究最多，而對(duì)金紅石和板鈦礦研究的比較少。但是考慮到金紅石相TiO₂是高溫穩(wěn)定相，可以適應(yīng)更寬的工作溫度范圍，并且有相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道對(duì)于某些光催化反應(yīng)，金紅石具有比銳鈦礦和板鈦礦更優(yōu)異的催化性能。因此，對(duì)金紅石相TiO₂光催化劑的研究更有實(shí)際意義，合成制備可以在可見光條件下工作的金紅石相TiO₂光催化劑仍然是一個(gè)艱巨的任務(wù)。

經(jīng)調(diào)研國內(nèi)外有關(guān)金紅石相TiO₂光催化材料合成與應(yīng)用的相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道和專利發(fā)現(xiàn)，目前還沒有黑色金紅石相TiO₂光催化材料的快速簡易制備及在光催化應(yīng)用方面的先例。

發(fā)明內(nèi)容

基于背景技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種黑色金紅石相二氧化鈦的制備方法，本發(fā)明工藝簡單，不涉及有毒有害試劑，生產(chǎn)成本低廉，周期短，可滿足工業(yè)化大批量生產(chǎn)要求，所得的黑色金紅石相二氧化鈦對(duì)整個(gè)太陽光譜中的紫外光、可見光以及紅外光均有很強(qiáng)的吸收，能夠有效的利用太陽光進(jìn)行催化反應(yīng)，解決了現(xiàn)有金紅石相TiO₂對(duì)太陽光利用率低這一難題。

本發(fā)明提出的一種黑色金紅石相二氧化鈦的制備方法，包括如下步驟：取無定型鈦氧化物前驅(qū)體，升溫至600℃以上，煅燒2-4h得到白色金紅石相二氧化鈦；將白色金紅石相二氧化鈦加入鹽酸水溶液中超聲分散，再加入金屬粉末，攪拌15min以上，離心，取沉淀洗滌，干燥得到黑色金紅石相二氧化鈦。

優(yōu)選地，以5-20℃/min的速度升溫至600℃以上。

優(yōu)選地，金屬粉末為鋅粉、鎂粉、鋁粉、鐵粉、鈷粉或鎳粉。

優(yōu)選地，金屬粉末為鋅粉。

優(yōu)選地，鹽酸水溶液的濃度≥6M。

優(yōu)選地，白色金紅石相二氧化鈦和金屬粉末的重量比為1-2：2-4。

優(yōu)選地，無定型鈦氧化物前驅(qū)體的制備方法為：將TiCl₄溶于溶劑中，于70℃以上的溫度中靜置至溶劑完全蒸發(fā)，得到無定型鈦氧化物前驅(qū)體。