[发明专利]制备具有多模态孔隙率的整料的方法

说明书

制备包含相对于多孔整料的总重量计10重量%至100重量%的半导体的多孔整料的方法，所述方法包括下列步骤：a)制备含聚合物粒子的第一水性悬浮液；b)制备含至少一种无机半导体的粒子的第二水性悬浮液；c)混合在步骤a)和b)中制备的两种水性悬浮液以获得糊料；d)进行在步骤c)中获得的糊料的热处理以获得具有多模态孔隙率的整料。

技术领域

本发明的领域在于具有分级结构的材料。更特别地，本发明涉及制备含有至少一种无机半导体的具有多模态孔隙率的整料的方法。

现有技术

制备具有多重孔隙率，特别是借助直接乳液成型法获得的大孔率的基于无机氧化物的整料是现有技术中已知的。

A. Araya等人（专利US 4888309，1981）和A. Imhof等人（Nature, vol. 389,1997年10月30日，第948-952页）描述了使用溶解在醇中并通过加入少量水水解的醇盐实施溶胶-凝胶法，要强调的是，大多数醇盐与水的反应性高并且没有产生稳定乳液。这一文献也描述了由油在甲酰胺中的单分散乳液制备孔径为50 nm至几微米（macrometers）的氧化钛、氧化锆或二氧化硅的单分散大孔材料。

专利申请WO 2015/110772描述了多孔整料形式的基于N-TiO₂的材料作为用于空气或水中的污染物在可见光谱辐射下降解或用于水在可见光谱辐射下裂解成H₂的光催化剂的用途。

E. Carbonell等人（Photochem. Photobiol. Sci., 2008, 7, 第931-935页）描述了制备几微米厚的TiO₂膜的途径，其孔隙率通过胶乳珠构建。作者强调该膜的厚度越小，该材料在光催化中越有效。

另一专利申请FR 2 975 309描述了制备含TiO₂的多孔整料的方法及其作为用于空气或水中的污染物在辐照下降解的光催化剂的用途。

从M. Tahir和N. S. Amin（Appl. Catal. A: General 467 (2013) 483-496和Chem. Eng. J., 230 (2013) 314-327）中也已知使用含有被半导体化合物涂布的毫米级通道的“蜂窝”型整料。

但是，源自现有技术的制备方法不可能获得具有该材料的孔隙率的精细控制的含至少一种无机半导体的多孔整料。申请人提出一种新的制备多孔整料的方法，其中控制所述多孔整料的孔隙率。此外，根据本发明的制备方法涉及粉末形式的氧化物无机半导体前体。因此，与现有技术中已知的制备方法相比，不必使用无机半导体的反应性前体（如醇盐），这因此允许一方面，节省多孔整料的生产成本，另一方面，提高多孔整料的半导体成分的性质的可变性。

这些性质使得根据本发明制备的整料能够有利地用于光催化用途。

发明主题

本发明涉及一种制备含有至少一种无机半导体的具有多模态孔隙率的整料的方法。所述制备方法使用聚合物粒子作为成孔剂。所述制备方法使用它们的氧化物形式的一种或多种半导体前体的粉末。所述制备方法根据下列方法进行：

a) 制备含聚合物粒子的第一水性悬浮液；

b) 制备含至少一种无机半导体的粒子的第二水性悬浮液；

c) 混合在步骤a)和b)中制备的两种水性悬浮液以获得糊料；

d) 进行在步骤c)中获得的糊料的热处理以获得具有多模态孔隙率的整料，所述热处理在空气下在300至1000℃的温度下进行1至72小时。