[发明专利]掺杂复合纳米TiO2粉体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种掺杂复合纳米TiO₂粉体及其制备方法。

背景技术

二氧化钛是具有广泛应用价值的光催化剂，无毒、价廉、化学稳定性好、氧化还原能力强，日益成为人们的研究热点。然而，天然的TiO₂的禁带宽度大(如锐钛矿TiO₂的禁带宽度为3.2eV)，只能利用紫外线激发，这大大限制了其使用范围。

随着人们的进一步研究，发现掺杂后的TiO₂，其禁带宽度会变窄，使得TiO₂具有可见光催化活性。掺杂后的粉体还是需要光的激发，在黑暗条件下，就没有催化能力，其使用还是受到限制。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的第一个目的在于提供一种具备暗催化能力的掺杂复合纳米TiO₂粉体。

本发明的第二个目的在于提供一种上述掺杂复合纳米TiO粉体的制备方法。

本发明所采取的技术方案是：

掺杂复合纳米TiO₂粉体，掺杂有质量百分含量的P(以P₂O₅计)3.5～4.5％、Si(以SiO₂计)1.0～1.8％、La(以La₂O₃计)0.7～1.3％、Ce(以CeO₂计)1.5～2.5％，掺杂的金属元素主要包覆在TiO₂表面，非金属元素替代TiO₂晶格中的部分O。

制备上述掺杂复合纳米TiO₂粉体的方法，包括以下步骤：

1)配制前驱体浆、配制表面活性剂溶液；

2)将前驱体浆、表面活性剂溶液混合形成前驱体分散浆；

3)在前驱体分散浆加入掺杂元素的可溶性盐、氧化物或直接加入掺杂元素，形成掺杂复合前驱体浆；

4)在掺杂复合前驱体浆中加入沉淀剂，反应生成水解杂化复合纳米前驱体浆；

5)将水解杂化复合纳米前驱体浆净化；

6)将净化后的水解杂化复合纳米前驱体浆固液分离，得到滤饼并将滤饼冷冻处理；

7)将上一步骤中的冷冻水解杂化复合纳米前驱体浆中的水升华，得到干燥的掺杂复合纳米TiO₂粉体A；

8)将上一步骤中的掺杂复合TiO₂粉体在320～600℃下控温煅烧后，冷却得到成品掺杂复合纳米TiO₂粉体B。

本发明的有益效果是：

本发明的掺杂复合纳米TiO₂粉体，能很好的吸附空气中的O₂和H₂O，产生纳米粒子特性的电位转移，进而产生高能量的易位反应，在有光或无光条件下，均具有良好的催化活性，释放具有强氧化力的游离OH自由基和O₂^-基团，能不断将有机污染物、有害气体分解或氧化为无害的CO₂和H₂O，此外，还能杀灭微生物，防止微生物滋生。

本发明的掺杂复合纳米TiO₂粉体的制备方法，制备工艺简单，制备的掺杂复合纳米TiO₂粉体粒径小并且均匀，有利于提高粉体的催化能力。

附图说明

图1是本发明实例4的X晶体衍射图；

图2是本发明产品的作用原理图。

具体实施方式

下面结合实施例，进一步说明本发明。

实施例1

1)使用硫酸氧钛配制固含量为38％前驱体浆、配制前躯体质分量0.2％表面活性剂溶液，表面活性剂由KH550型硅烷偶联剂45％、、十二烷基苯磺酸钠35％、TC-2型钛酸酯偶联剂20％组成；

2)将前驱体浆、表面活性剂溶液混合，形成16％前驱体分散浆；

3)在前驱体分散浆加入质分量为前躯体质分量1.0％的La(NO₃)₃(以La₂O₃计)、3.2％的硫酸铈(以CeO₂计)、2.4％的硅酸钠(以SiO₂计)并混合均匀，形成掺杂复合前驱体浆；

4)在掺杂复合前驱体浆中加入沉淀剂水溶性多聚磷酸铵，加入的量为前躯体质分量的6.0％(以P₂O₅计)，反应生成水解杂化复合纳米前驱体浆；