[發(fā)明專利]一種(TiO2

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010162465.2
• 申請(qǐng)日: 2020-03-10
• 公開（公告）號(hào): CN111229194A
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 伍媛婷;常小靖;李旭;劉長(zhǎng)青;薛云龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 陜西科技大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J21/08
• 分類號(hào): B01J21/08;B01J35/10;C02F1/30;C02F1/28
• 代理公司: 西安智大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 段俊濤

本發(fā)明公開了一種(TiO₂?ZrO₂?SiO₂)@反蛋白石結(jié)構(gòu)SiO₂催化劑的制備與應(yīng)用，以八水氧氯化鋯，正硅酸乙酯，硫酸鈦為起始原料，配制鈦硅鋯溶膠，將鈦硅鋯溶膠通過抽濾法填充到預(yù)先制備好的反蛋白石結(jié)構(gòu)SiO₂中。最后將鈦硅鋯溶膠@反蛋白石結(jié)構(gòu)SiO₂復(fù)合物在馬弗爐中熱處理，得到TiO₂?ZrO₂?SiO₂@反蛋白石結(jié)構(gòu)SiO₂催化劑。用羅丹明B的降解率表征所制備的催化劑的光催化活性。由于多孔有序的反蛋白石結(jié)構(gòu)和不同氧化物之間的協(xié)同作用，本發(fā)明所制備的TiO₂?ZrO₂?SiO₂@反蛋白石結(jié)構(gòu)SiO₂復(fù)合光催化劑同時(shí)具有很好的吸附和光催化性能，大幅度提高了污染物降解的效率。本發(fā)明具有工藝簡(jiǎn)單，周期短，能耗低，成本低的特點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無機(jī)非金屬材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種核殼三維有序反蛋白石結(jié)構(gòu)粉體的制備方法，特別涉及一種(TiO₂-ZrO₂-SiO₂)@反蛋白石結(jié)構(gòu)SiO₂催化劑的制備及應(yīng)用。

背景技術(shù)

一直以來TiO₂粉體因?yàn)樽陨淼膬?yōu)異特點(diǎn)一直是科學(xué)家研究的熱點(diǎn)，具有成本低，環(huán)境友好，物理穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，是光催化降解有機(jī)污染物極具潛力的一種材料。由于純相的TiO₂粉體禁帶寬度較大，對(duì)可見光利用率低，比表面積小，團(tuán)聚嚴(yán)重，不易回收等缺陷影響其在環(huán)境治理領(lǐng)域的應(yīng)用。如今越來越多的研究者將工作重心放在了TiO₂粉體改性的研究上。研究表明，通過調(diào)控微觀結(jié)構(gòu)和組分制備反蛋白石結(jié)構(gòu)TiO₂復(fù)合粉體，可以有效的拓寬TiO₂對(duì)可見光的響應(yīng)范圍，提高光催化效率。這是因?yàn)椴煌M分的共同作用可以降低TiO₂的禁帶寬度，有效的抑制光生載流子的復(fù)合率。同時(shí)，反蛋白石結(jié)構(gòu)特殊的形貌可以提高TiO₂對(duì)光的吸收。

目前制備反蛋白石結(jié)構(gòu)TiO₂復(fù)合粉體常用的方法是膠體晶體模板法，常用的模板劑有SiO₂、聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯微球。具體的過程是將前驅(qū)體復(fù)合物填充到光子晶體模板中，在去除模板劑即可得到反蛋白石結(jié)構(gòu)TiO₂復(fù)合粉體。利用這種方法制備反蛋白石結(jié)構(gòu)TiO₂的有序結(jié)構(gòu)很容易在去除模板劑過程中被破壞，而且孔徑也會(huì)有很大程度的收縮。而且有機(jī)物在去除的過程中會(huì)影響TiO₂的結(jié)晶度和晶相，若延長(zhǎng)煅燒時(shí)間使有機(jī)模板徹底去除，又會(huì)使TiO₂晶粒長(zhǎng)大。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種工藝簡(jiǎn)單，周期短，能耗低，成本低，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)完整性好的(TiO₂-ZrO₂-SiO₂)@反蛋白石結(jié)構(gòu)SiO₂催化劑的制備方法，并進(jìn)行了其吸附和光催化性能研究，給出了應(yīng)用方向。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種(TiO₂-ZrO₂-SiO₂)@反蛋白石結(jié)構(gòu)SiO₂催化劑的制備方法，包括如下步驟：

步驟一：以正硅酸乙酯為起始原料，以無水乙醇和去離子水為溶劑，氨水調(diào)控水解速率，配制SiO₂溶膠；

步驟二：取所得SiO₂溶膠和聚苯乙烯乳液混合，超聲后倒入結(jié)晶皿中，放入烘箱中沉積，最后除去聚苯乙烯模板得到反蛋白石結(jié)構(gòu)SiO₂；