[發明專利]鈦酸鋅含氧缺陷光催化劑制備方法及應用

在審

• 申請號: 202210253453.X
• 申請日: 2022-03-15
• 公開（公告）號: CN114558561A
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: 陶然;譚青爽;閆婷;范曉星
• 申請（專利權）人: 遼寧大學
• 主分類號: B01J23/06
• 分類號: B01J23/06;B01D53/86;B01D53/72
• 代理公司: 沈陽杰克知識產權代理有限公司 21207
• 代理人: 金春華

本發明屬于光催化材料技術領域，具體公開了鈦酸鋅含氧缺陷光催化劑制備方法及應用。將鋅鹽加入到無水乙醇中，磁力攪拌，并加入弱酸，隨后將有機鈦化合物加入到上述溶液中，所得溶液攪拌30分鐘；烘干過夜，在惰性氣體環境下進行高溫煅燒，自然冷卻，得鈦酸鋅含氧缺陷光催化劑。利用本發明的方法制備的鈦酸鋅材料，氧缺陷不但可以活化晶格氧，參與催化反應，還可以吸附并降解有機污染物，從而提高光催化活性。

技術領域

本發明屬于光催化材料技術領域，具體涉及鈦酸鋅含氧缺陷的光催化劑及其制備方法和應用。

背景技術

近年來，環境污染問題成為全球關注的主要問題之一，其中氣態污染一直被視為威脅人類生存的最嚴重的環境問題之一。在眾多的環境凈化方法中，光催化、電催化等各種環境催化技術備受關注。光催化技術是一種環境友好型技術，是利用太陽光實現降解氣態污染物，具有無二次污染、可循環再生等特點。

鈦酸鋅(Zn₂TiO₄)具有尖晶石型晶體結構，是性能優良的軟磁材料，突出的優點是電阻率極高，磁譜特性好，極適宜在高頻和超高頻下應用。這些特性決定了此材料的可回收性，在催化方面，制備的鈦酸鋅納米粒子具有粒度細小均勻的顯著特點。且窄帶隙半導體，可以吸收太陽光中的絕大多數可見光。相關理論計算和實驗也證實了氧空位可能是材料的表面反應活性位點。故而，引入氧空位會對材料的物理化學特性，包括體系的電子結構、幾何結構、材料吸光特性以及表面吸附特性等產生重要影響。氧缺陷也可以提高催化活性。氧空位的引入還可以影響材料的吸光特性和表面吸附特性，通常金屬氧化物的金屬原子具有配位飽和的特點，無法通過化學吸附來活化氧分子。而氧空位缺陷的構筑克服了該缺點，促進了光生電子從氧化物催化劑向氧分子的高效轉移。

發明內容

本發明的目的是提供鈦酸鋅含氧缺陷光催化劑及其制備方法，該方法簡單、方便、低成本、條件溫和、有利于大規模生產。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：鈦酸鋅含氧缺陷光催化劑制備方法，包括如下步驟：

1)將鋅鹽加入到無水乙醇中，磁力攪拌30分鐘，滴加酸，再次攪拌30分鐘后，逐滴加入有機鈦化合物，烘干過夜，得前驅體；

2)將前驅體研磨，在惰性氣體環境下進行高溫煅燒，自然冷卻，得鈦酸鋅含氧缺陷光催化劑。

優選地，上述的鈦酸鋅含氧缺陷光催化劑制備方法，步驟1)中，所述鋅鹽為六水合硝酸鋅。

優選地，上述的鈦酸鋅含氧缺陷光催化劑制備方法，步驟1)中，所述酸為冰醋酸。

優選地，上述的鈦酸鋅含氧缺陷光催化劑制備方法，步驟1)中，所述有機鈦化合物為鈦酸四正丁酯。

優選地，上述的鈦酸鋅含氧缺陷光催化劑制備方法，步驟1)中，按摩爾比，鋅原子:鈦原子＝1:1。

優選地，上述的鈦酸鋅含氧缺陷光催化劑制備方法，步驟2)中，所述高溫煅燒是，煅燒溫度為450-650℃，煅燒時間為2h。

優選地，上述的鈦酸鋅含氧缺陷光催化劑制備方法，步驟2)中，所述惰性氣體為氮氣。

本發明提供的鈦酸鋅含氧缺陷光催化劑在低溫催化降解氣體污染物中的應用。

優選地，所述氣體污染物為異丙醇。

優選地，方法如下：于密封反應容器中，加入鈦酸鋅含氧缺陷光催化劑，加入異丙醇，氙燈下催化降解。

本發明的有益效果是：本發明利用鋅鹽和有機鈦化合物制備出鈦酸鋅催化劑，構建出大量氧缺陷結構，氧缺陷可以活化晶格氧，吸附有機污染物，從而提高光催化活性。并且本發明所提供的制備方法，其原料廉價，操作簡單，極大程度降低了成本，而且對環境無污染，實現了綠色化學，可以有效降解氣體污染物。

附圖說明