[发明专利]一种氮、氟共掺杂二氧化钛介孔微球光催化材料及其制备方法

权利要求书

1.一种氮、氟共掺杂二氧化钛介孔微球光催化材料，其特征在于：所述光催化材料氟的质量分数为1.5 -3%，氮的质量分数为0.8 -5.2%，余量为二氧化钛。

2.根据权利要求l所述的响应可见光的氮、氟共掺杂二氧化钛介孔微球光催化材料，其特征在于：所述光催化材料呈锐钛矿型。

3.根据权利要求1所述的氮、氟共掺杂二氧化钛介孔微球光催化材料，其特征在于：所述光催化材料氟的质量分数为1.2 %，氮的质量分数为4.7 %，余量为二氧化钛。

4.根据权利要求1所述的氮、氟共掺杂二氧化钛介孔微球光催化材料，其特征在于：所述光催化材料中氟、氮两种元素能同时有效地取代TiO₂晶格位的O形成掺杂能级。

5.根据权利要求1所述的氮、氟共掺杂二氧化钛介孔微球光催化材料，其特征在于：所述光催化材料由纳米晶材料堆积而成。

6.根据权利要求1所述的氮、氟共掺杂二氧化钛介孔微球光催化材料，其特征在于：所述光催化材料为球型颗粒，其球型颗粒的直径为100 nm-1000 nm。

7.一种如权利要求1所述的氮、氟共掺杂二氧化钛介孔微球光催化材料的制备方法，其特征在于：所述制备方法为超声雾化法，其包括下述步骤：

1)将四氟化钛溶解在浓度为1. 0 mol/L盐酸溶液中，经过1-3小时搅拌后，得到透明的前驱液；

2)前驱液在超声雾化器作用下在反应瓶内经过雾化，与氨气一起形成富含微小液滴的气溶胶，所述超声雾化器频率为1.7 MHz；

3)气溶胶在真空泵℃带动下进入高温管式炉，每个气溶胶在管式炉内形成一个微反应器，反应温度为500-600℃，氨气流速在10-30 L/min，反应过程中四氟化钛水解，形成二氧化钛，氮、氟两种元素掺杂进二氧化钛晶体中，并形成球型颗粒状的固体粉末；

4)在真空泵的带动下，将步骤3）得到的固体粉末抽到蒸馏水中收集，洗涤，离心后，于75~85 ℃烘干； 

5）将经过步骤4）处理的固体粉末继续在马弗炉内以450~550 ℃的温度煅烧1.5~2.5小时，升温速度为1-5 ℃/min，得到黄色的氮、氟共掺杂二氧化钛介孔微球光催化材料。

8.一种制备如权利要求1的氮、氟共掺杂二氧化钛介孔微球光催化材料的装置，其特征在于：其包括氨气发生瓶和超声雾化器，所述氨气发生瓶内盛装有氨水，所述氨气发生瓶包括进气管和出气管，所述进气管的一端与外界空气相连通，另一端延伸入氨气发生瓶液面以下，所述出气管的一端延伸入氨气发生瓶，保持在液面之上，所述出气管的另一端包括两个接口，其中一个接口连通有反应瓶，另一个接口连通有高温管式炉，所述反应瓶置于超声雾化器上，所述高温管式炉的出口端通过玻璃管与盛装有蒸馏水的玻璃瓶连通，所述玻璃瓶侧壁设有一出气嘴，所述出气嘴连通有真空泵。