[发明专利]一种含光催化功能晶相的多孔微晶玻璃的制备方法及所得产品

说明书

本发明公开了一种含单一锐钛矿型二氧化钛(TiO₂)晶相或其与铁磷酸盐氢氧化物(Fe₄(PO₄)₃(OH)₃)复合晶相的多孔微晶玻璃的制备方法及所得产品。该多孔材料由组成为4.76~11.11 mol%Fe₂O₃,22.22~23.81 mol%MgO,26.67~28.57 mol%CuO,13.33~14.29 mol%TiO₂,26.67~28.57mol%P₂O₅的玻璃经热处理、酸处理后得到。通过调整Fe₂O₃的比例可控制多孔材料的晶相，该方法易于工业化生产，所得的多孔材料具有较大的比表面积，有望作为吸附和光催化材料使用。

技术领域

本发明涉及一种含单一锐钛矿型二氧化钛晶相或其与铁磷酸盐氢氧化物复合晶相的多孔微晶玻璃的制备方法及所得产品，属于多孔材料技术领域。

背景技术

锐钛矿型二氧化钛(TiO₂)是大家熟知和最广泛使用的光催化材料，在环境、能源等领域应用前景广阔。增大其表面积是提高锐钛矿型二氧化钛催化效果的措施之一，为此，研究人员开发了一些制备多孔锐钛矿型二氧化钛材料的方法。如：可将锐钛矿型二氧化钛负载于多孔材料中，如采用分子吸附沉积工艺在活性炭纤维丝上负载厚度约100 nm的二氧化钛颗粒膜，制备了活性炭纤维基二氧化钛光催化材料；利用溶剂热法制备介孔载体SBA-15，使钛源发生水解缩聚生成二氧化钛颗粒沉积在载体表面,制得具有光催化降解性能的介孔材料TiO₂-SBA-15。将锐钛矿型二氧化钛(TiO₂)晶相与其它具有光催化功能的材料复合也是提高锐钛矿型二氧化钛(TiO₂)晶相光催化效果、扩展其使用范围的常见方法之一。如利用浸渍‒提拉法在FTO导电玻璃上制备了石墨烯‒二氧化钛晶相纳米复合薄膜, 通过石墨烯对二氧化钛的改性实现了二氧化钛光电化学活性的提高。

以上技术主要都是依赖化学合成方法。我们前期研究证实，采用可规模化生产的玻璃生产技术有望获得含锐钛矿型二氧化钛(TiO₂)晶相的多孔微晶玻璃（公开号CN109046407A）。但所得材料主晶相为不具有光催化功能的磷酸盐相，锐钛矿型二氧化钛(TiO₂)晶相不纯且含量低。如何获得含纯锐钛矿型二氧化钛(TiO₂)晶相或其与其它具有光催化功能晶相复合的多孔微晶玻璃材料是一道难题。

发明内容

本发明针对以上技术问题，旨在提供一种含纯锐钛矿型二氧化钛(TiO₂)晶相或其与其它具有光催化功能晶相复合的多孔微晶玻璃的制备方法及所得产品。该方法是首先制备Fe₂O₃-MgO-CuO-TiO₂-P₂O₅组成的玻璃，经热处理后形成微晶玻璃，再经选择性酸腐蚀合并原位晶体生长，形成含单一锐钛矿型二氧化钛(TiO₂)晶相的多孔微晶玻璃。随Fe₂O₃含量增加，多孔微晶玻璃中锐钛矿型二氧化钛(TiO₂)晶相增强，同时生成具有可见光催化功能的铁磷酸盐氢氧化物(Fe₄(PO₄)₃(OH)₃)晶相。所得材料具有高的比表面积、孔容、大的孔径和开放的孔结构。

本发明具体技术方案如下：

一种含纯锐钛矿型二氧化钛(TiO₂)晶相或其与具有可见光催化功能的铁磷酸盐氢氧化物(Fe₄(PO₄)₃(OH)₃)晶相复合的多孔微晶玻璃的制备方法，该方法包括以下步骤：