[发明专利]一种基于干凝胶-醇热法制备铜/氮共掺二氧化钛纳米粉体的方法

权利要求书

1.一种基于干凝胶-醇热法制备铜/氮共掺二氧化钛纳米粉体的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，制备溶液：

A溶液：将钛酸丁酯与无水乙醇混合，其中钛酸丁酯与无水乙醇的体积比为1：(3-4)，室温23-27℃下机械搅拌均匀形成透明溶液；

B溶液：准确称量硝酸铜和尿素，并将其溶于三蒸水、无水乙醇和浓硝酸溶液的混合溶液中，其中三蒸水、无水乙醇和浓硝酸溶液的体积比为(1-2)：(10-20)：1；

步骤2，制备溶胶：

在室温23-27℃条件下，将步骤(1)中的B液通过蠕动泵以20-40滴/分的速度缓慢滴入步骤(1)中的A液，直至形成透明溶胶；

步骤3，凝胶过程：

形成溶胶后，室温23-27℃下陈化，将所得CuN/TiO₂干燥，研磨，得到干凝胶粉末；

步骤4，干凝胶醇热过程：

将步骤3得到的干凝胶粉末加入120℃的醇溶剂中，置于反应釜中，反应釜密闭放入鼓风干燥箱，反应8-15h。

步骤5，后处理：

醇热完成后待反应釜冷却至室温23-27℃，将混合物离心分离，弃去液体，离心分离所得固体用乙醇、去离子水洗涤，离心分离、取下层沉淀，于70-90℃条件下干燥8-12h，研磨。

2.如权利要求1所述的一种基于干凝胶-醇热法制备铜/氮共掺二氧化钛纳米粉体的方法，其特征在于，所述步骤4中的醇溶剂为乙醇、丙醇或正丁醇，优选为乙醇。

3.如权利要求1或2的方法制备得到的铜/氮共掺的二氧化钛纳米粉体，其特征在于，Cu/TiO₂质量比为0.5-0.6wt％，优选为0.6wt％，N/TiO₂的质量比为4-5wt％，优选为4wt％。

4.如权利要求3所述的铜/氮共掺的二氧化钛纳米粉体，其特征在于，所述铜/氮共掺的二氧化钛纳米粉体为锐钛矿型二氧化钛，具有单一晶型结构。

5.如权利要求3所述的铜/氮共掺的二氧化钛纳米粉体，其特征在于，所述铜/氮共掺的二氧化钛纳米粉体的晶粒粒径为4.5-6.5nm。

6.如权利要求3所述的铜/氮共掺的二氧化钛纳米粉体，其特征在于，所述铜/氮共掺的二氧化钛纳米粉体为介孔TiO₂材料，所述铜/氮共掺的二氧化钛纳米粉体为的比表面积为150-200m²/g，孔体积为0.05-0.15cm³/g，孔径为3-4nm。

7.如权利要求3所述的铜/氮共掺的二氧化钛纳米粉体，其特征在于，所述铜/氮共掺的二氧化钛纳米粉体的禁带宽度为2.9～3.5eV。

8.如权利要求3所述的铜/氮共掺的二氧化钛纳米粉体在光催化反应中的应用，其特征在于，可用于降解丙酮。

9.如权利要求8所述的铜/氮共掺的二氧化钛纳米粉体在光催化反应中的应用，其特征在于，所述铜/氮共掺的二氧化钛纳米粉体，在可见光下，40-50分钟降解丙酮的降解率可到70％-80％。

10.如权利要求8所述的铜/氮共掺的二氧化钛纳米粉体在光催化反应中的应用，其特征在于，可见光下，所述铜/氮共掺的二氧化钛纳米粉体降解丙酮的速率常数为0.01min^-1-0.03min^-1，优选为0.02min^-1-0.03min^-1。