二氧化钛光催化化合物及其制造方法技术

本申请涉及二氧化钛光催化化合物及其制造方法。本文公开了二氧化钛光催化剂、二氧化钛光催化组合物以及其制造方法。所述光催化剂可例如以式(Ti1‑rMr)(O2‑x‑yCxNy)表示，其中M、r、x以及y定义于说明书中。在一些实施方案中，相对于二氧化钛，所述光催化剂可提供优异的光催化活性。还公开了所述光催化剂的制造方法。所述方法可提供获得二氧化钛光催化剂的经济的技术。

【技术实现步骤摘要】
二氧化钛光催化化合物及其制造方法本申请是申请日为2013年1月14日、专利技术名称为“二氧化钛光催化化合物及其制造方法”的中国专利技术专利申请201380005438.2(PCT申请号为PCT/US2013/021480)的分案申请。相关申请交叉引用本申请要求第61/587,889号美国申请的优先权，其整体通过引用并入本文。专利技术背景领域本申请涉及化学领域，且特别涉及光催化材料。描述1972年藤岛及本田首先发现二氧化钛的光催化活性。此后，二氧化钛即作为在水性和常压系统中用于有机污染物的光致去污(photo-assisteddecontamination)的第一代催化剂。许多研究工作已针对改善TiO2在紫外或可见辐射下的光催化。已使用各种贵金属及过渡金属例如金、银、铂、铁和铜来对二氧化钛进行改性，以试图改善二氧化钛的光催化活性。通常，贵金属及过渡金属的成本以及导带位置不适于改善二氧化钛的光催化活性。专利技术简述本文所公开的一些实施方案包括基于氧化钛的光催化剂。本文所公开的一些实施方案包括光催化组合物的制造方法。本文所公开的一些实施方案包括使用基于氧化钛的组合物的光催化分解材料的方法。本文所公开的一些实施方案包括基于氧化钛的光催化剂，其以式(Ti1-rMr)(O2-x-yCxNy)表示，其中：M选自Sn、Ni、Sr、Ba、Fe、Bi、V、Mo、W、Zn、Cu及其组合；r在约0.0001至约0.25的范围内；x在约0.001至约0.1的范围内；以及y在约0.001至约0.1的范围内。在一些实施方案中，r不超过约0.20。在一些实施方案中，r不超过约0.15。在一些实施方案中，r不超过约0.05。在一些实施方案中，M选自Sn、Ni、Sr、Ba、Fe、Bi及其组合。在一些实施方案中，r在约0.0001至约0.15的范围内。在一些实施方案中，M选自Mo、W及其组合。在一些实施方案中，r在约0.0001至约0.10的范围内。在一些实施方案中，M为V。在一些实施方案中，r在约0.0001至约0.05的范围内。在一些实施方案中，M为Sn。在一些实施方案中，r为至少约0.001。在一些实施方案中，r为至少约0.01。在一些实施方案中，r为至少约0.1。在一些实施方案中，x在约0.001至约0.07的范围内。在一些实施方案中，y在约0.001至约0.05的范围内。在一些实施方案中，所述光催化剂选自(Ti0.99Sn0.01)(O2-x-yCxNy)、(Ti0.97Sn0.03)(O2-x-yCxNy)、(Ti0.95Sn0.05)(O2-x-yCxNy)、(Ti0.90Sn0.10)(O2-x-yCxNy)、(Ti0.85Sn0.15)(O2-x-yCxNy)、(Ti0.985Ni0.015)(O2-x-yCxNy)、(Ti0.98Ni0.02)(O2-x-yCxNy)、(Ti0.97Ni0.03)(O2-x-yCxNy)、(Ti0.99Sr0.01)(O2-x-yCxNy)、(Ti0.97Sr0.03)(O2-x-yCxNy)、(Ti0.95Sr0.05)(O2-x-yCxNy)、(Ti0.97Ba0.03)(O2-x-yCxNy)、(Ti0.95Ba0.05)(O2-x-yCxNy)、(Ti0.94Sn0.05Fe0.01)(O2-x-yCxNy)、(Ti0.94Sn0.05Ni0.01)(O2-x-yCxNy)、(Ti0.99Fe0.01)(O2-x-yCxNy)、(Ti0.95Zn0.05)(O2-x-yCxNy)、(Ti0.77Sn0.15Cu0.08)(O2-x-yCxNy)、(Ti0.85Zn0.15)(O2-x-yCxNy)、(Ti0.90Bi0.10)(O2-x-yCxNy)、(Ti0.996V0.004)(O2-x-yCxNy)、(Ti0.984V0.016)(O2-x-yCxNy)、(Ti0.970V0.03)(O2-x-yCxNy)、(Ti0.997Mo0.003)(O2-x-yCxNy)、(Ti0.984Mo0.016)(O2-x-yCxNy)、(Ti0.957Mo0.043)(O2-x-yCxNy)、(Ti0.97W0.03)(O2-x-yCxNy)及(Ti0.95W0.05)(O2-x-yCxNy)。在一些实施方案中，所述光催化剂选自(Ti0.95Sn0.05)(O2-x-yCxNy)、(Ti0.90Sn0.10)(O2-x-yCxNy)及(Ti0.85Sn0.15)(O2-x-yCxNy)。在一些实施方案中，x为至少约0.001。在一些实施方案中，x不超过约0.08。在一些实施方案中，y为至少约0.001。在一些实施方案中，y不超过约0.050。在一些实施方案中，所述光催化剂包括锐钛矿相(anatasephase)。本文所公开的一些实施方案包括组合物，其具有本申请所公开的任一光催化剂。在一些实施方案中，所述组合物包含贵金属。在一些实施方案中，所述贵金属选自Pt、Ag、Au、Rh、Rb、Re、Ir及其组合。在一些实施方案中，所述贵金属选自Pt、Ag及其组合。本文所公开的一些实施方案包括光催化分解化合物的方法，所述方法包含：使化合物与本申请所公开的任一光催化剂接触；以及使所述光催化剂暴露于波长介于约200nm至约800nm之间的电磁辐射。本文所公开的一些实施方案包括光催化组合物的制造方法，所述方法包含：在约100℃至约800℃范围内的第一温度下加热混合物至少约10秒的加热时间以形成固体，其中所述混合物包含：钛化合物；以及至少一种第二金属化合物，其至少包含第二金属元素，其中在所述混合物中钛与所述第二金属元素的摩尔比率在约10,000:1至约3:1的范围内；以及在约150℃至约650℃范围内的第二温度下加热所述固体至少约1分钟以获得光催化组合物。在一些实施方案中，所述钛化合物为有机钛化合物。在一些实施方案中，所述有机钛化合物选自以式I表示的化合物、草酸氧钛(IV)铵、羟基羧基-过氧钛酸、乳酸钛、顺丁烯二酸钛络合物、柠檬酸钛及其组合：在一些实施方案中，所述至少一种第二金属元素选自Sn、Ni、Sr、Ba、Fe、Bi、V、Mo、W、Zn、Cu及其组合。在一些实施方案中，所述第二金属元素为Sn。在一些实施方案中，所述第二金属化合物为有机金属化合物。在一些实施方案中，所述有机金属化合物选自辛酸亚锡，羟喹啉锡(IV)络合物，二丁基锡，四丁基锡，包括二茂铁、二茂镍的茂金属，铁酸盐，钒酸盐，钼酸盐，锌酸盐，铜酸盐及其组合。在一些实施方案中，所述混合物还包含可燃性化合物。在一些实施方案中，所述可燃性化合物选自尿素，诸如碳酰肼的基于肼的化合物，包括甘氨酸、亮氨酸、缬氨酸、丝氨酸、丙氨酸的氨基酸，3-甲基吡唑-5-酮，二甲酰基肼及六亚甲基四胺。在一些实施方案中，所述混合物还包含氧化剂。在一些实施方案中，所述氧化剂选自硝酸铵、过氧化氢及硝酸胍。在一些实施方案中，所述混合物还包含贵金属化合物。在一些实施方案中，所述贵金属化合物包括Pt、Ag、Au、Rh、Rb、Re和/或Ir。在一些实施方案中，所述贵金属化合物包括硝酸银、硝酸四胺铂(II)、硝酸铑、草酸铂(II)或乳酸银。在一些实施方案中，所述混合物的至少约95重量％是由选本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于氧化钛的光催化剂，其以式(Ti1‑rMr)(O2‑x‑yCxNy)表示，其中：M为Sn；r在约0.0001至约0.25的范围内；x在约0.001至约0.1的范围内；以及y在约0.001至约0.1的范围内。

【技术特征摘要】
2012.01.18 US 61/587,8891.基于氧化钛的光催化剂，其以式(Ti1-rMr)(O2-x-yCxNy)表示，其中：M为Sn；r在约0.0001至约0.25的范围内；x在约0.001至约0.1的范围内；以及y在约0.001至约0.1的范围内。2.如权利要求1所述的光催化剂，其中r不超过约0.20。3.如权利要求1所述的光催化剂，其中r不超过约0.15。4.如权利要求1所述的光催化剂，其中r不超过约0.05。5.如权利要求1所述的光催化剂，其中r在约0.0001至约0.15的范围内。6.如权利要求1所述的光催化剂，其中r在约0.0001至约0.10的范围内。7.如权利要求1所述的光催化剂，其中r在约0.0001至约0.05的范围内。8.如权利要求1所述的光催化剂，其中r为至少约0.001。9.如权利要求1所述的光催化剂，其中r为至少约0.01。10.如权利要求1所述的光催化剂，其中r为至少约0.1。11.如权利要求1所述的光催化剂，其中x在约0.001至约0.07的范围内。12.如权利要求1所述的光催化剂，其中y在约0.001至约0.05的范围内。13.如权利要求1所述的光催化剂，其中所述光催化剂选自(Ti0.99Sn0.01)(O2-x-yCxNy)、(Ti0.97Sn0.03)(O2-x-yCxNy)、(Ti0.95Sn0.05)(O2-x-yCxNy)、(Ti0.90Sn0.10)(O2-x-yCxNy)和(Ti0.85Sn0.15)(O2-x-yCxNy)。14.如权利要求13所述的光催化剂，其中所述光催化剂选自(Ti0.95Sn0.05)(O2-x-yCxNy)、(Ti0.90Sn0.10)(O2-x-yCxNy)、和(Ti0.85Sn0.15)(O2-x-yCxNy)。15.如权利要求1所述的光催化剂，其中x不超过约0.08。16.如权利要求1所述的光催化剂，其中y不超过约0.050。17.如权利要求1所述的光催化剂，其中所述光催化剂包含锐钛矿相。18.组合物，其包含权利要求1所述的光催化剂及贵金属。19.组合物，其包含权利要求1所述的光催化剂和下述金属，其中所述金属选自Pt、Ag、Au、Rh、Rb、Re、Ir及其组合。20.如权利要求18所述的组合物，其中所述贵金属选自Pt、Ag及其组合。21.光催化分解化合物的...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊卡姆巴拉姆·萨姆班丹，拉贾什·穆克尔吉，福村卓哉，
申请(专利权)人：日东电工株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP