本发明专利技术涉及氧化钛光催化剂的制备方法，旨在提供一种制备改性氧化钛溶胶、粉体和薄膜的方法。该方法包括以下步骤：（１）将四氯化钛、硫酸钛或钛酸丁酯其中至少一种加入醇稀释溶剂中；（２）将步骤（１）中所得的混合溶液逐滴加入水解溶剂中；（３）将含氮化合物均匀溶解入步骤（２）中所得的溶胶内；（４）将步骤（３）所得的溶胶静置陈化直至蓝白色透明得到氧化钛溶胶；（５）取步骤（４）中的溶胶烘干成粉得到氧化钛粉体；（６）取步骤（４）中的溶胶使其成膜得到氧化钛薄膜。本方法制备的掺杂溶胶、粉体和薄膜，避免了常见的高温煅烧热处理过程，在低温下以非常简易的方式实现了氮掺杂，使最终的复合溶胶具有增强的光催化效果。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及氧化钛光催化剂的制备方法，更具体地说，是涉及一种制备改性氧化钛溶胶、粉体和薄膜的方法。
技术介绍
氧化钛作为一种较理想的半导体光催化剂，在太阳能储存与利用、光化学转换、有机污染物的环境处理等方面有着很好的应用前景。如在陶瓷的釉料中加入氧化钛光催化剂粉体，所得的制品就可以具备抗菌和自洁的功效。纯氧化钛禁带宽度较大，必须要紫外光线才能激发，光利用率较低。很多研究者通过湿化学工艺，在溶液中引入各种离子(包括Fe、La等金属离子和N、C等非金属离子)，通过后续的高温煅烧，使金属或非金属离子进入氧化钛的晶格，取代Ti或O的位置，改变氧化钛的能带结构。这样，可以将氧化钛对光线的利用范围推广到部分可见光区域。但是，上述工艺中的高温煅烧限制了氧化钛的应用方式，使其只能以薄膜或粉体的形式出现，而且无法应用到不耐热的基材(如塑料)或者难以加热的领域(如建筑物的墙体)；另外，高温热处理过程会使氧化钛晶粒长大，量子效应减弱，从而光催化效果降低。另有研究，采用氮气、氨气的保护气氛，以CVD、等离子体法制备掺氮的氧化钛薄膜，但对设备要求较高，难以产业化应用；也可将上述湿化学工艺中的高温煅烧过程，采用氮气、氨气保护气氛以实现氮掺杂，但难以对掺杂的量、过程进行控制。申请人为浙江大学、中国专利申请号为CN200510061118.6的专利技术中述及一种常温下制备具有光催化性能的氧化钛溶胶的方法。所制的溶胶中含有原位生长的锐钛矿晶体，因此溶胶直接具备光催化活性，避免了传统工艺中的高温热处理。-->
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种制备改性氧化钛溶胶、粉体和薄膜的方法。本专利技术是通过以下技术方案实现的。一种制备改性氧化钛溶胶、粉体和薄膜的方法，包括以下步骤：(1)在搅拌条件下将四氯化钛、硫酸钛或钛酸丁酯其中至少一种加入1～10倍(m/m)的醇稀释溶剂中，搅拌均匀；(2)在5～95℃水浴温度下，将步骤(1)中所得的混合溶液逐滴加入1～500倍(m/m)的水解溶剂中，搅拌0.5～5小时；(3)将含氮化合物均匀溶解入步骤(2)中所得的溶胶内；(4)将步骤(3)所得的溶胶静置陈化1小时～15天，直至蓝白色透明，即得到原位掺氮改性的氧化钛溶胶；(5)取步骤(4)中的原位掺氮改性氧化钛溶胶，在常温下晾干或低于100℃下烘干成粉，得到掺氮氧化钛粉体；(6)取步骤(4)中的原位掺氮改性氧化钛溶胶，使其成膜后在常温下晾干或低于100℃下烘干，得到掺氮氧化钛薄膜。作为一种改进，所述醇稀释溶剂为无水乙醇、乙二醇、异丙醇其中一种或者其中至少两种的组合。作为一种改进，所述水解溶剂为去离子水或蒸馏水。作为一种改进，在将步骤(1)中的混合溶液加入水解溶剂中时，可以加入无机酸控制水解速度，所述无机酸可以是硝酸、盐酸、硫酸其中一种或者其中至少两种的组合，无机酸的用量控制在使溶胶的PH值为1～5。作为一种改进，所述含氮化合物为氨、铵类等无机含氮前驱体或胺类、硝基类、重氮类、含氮杂环类等有机含氮前驱体的至少一种，含氮化合物用量控制在使溶胶中氮元素与钛元素的摩尔比为0.1～10％。作为一种改进，所述的成膜采用喷涂、浸涂、旋涂、刮涂方法其中至少一种。-->与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：采用本专利技术提供的一种制备改性氧化钛溶胶、粉体和薄膜的方法，其制备的掺杂溶胶、粉体和薄膜，避免了常见的高温煅烧热处理过程，在低温下以非常简易的方式实现了氮掺杂，使最终的复合溶胶具有增强的光催化效果。具体实施方式以下通过具体实施例对本专利技术进行详细描述。本具体实施例中一种制备改性氧化钛溶胶、粉体和薄膜的方法，包括以下步骤：(1)在搅拌条件下将钛酸丁酯加入1～10倍(m/m)的醇稀释溶剂中，搅拌均匀；(2)在5～95℃水浴温度下，将步骤(1)中所得的混合溶液逐滴加入1～500倍(m/m)的水解溶剂中，搅拌0.5～5小时；(3)将含氮化合物均匀溶解入步骤(2)中所得的溶胶内；(4)将步骤(3)所得的溶胶静置陈化1小时～15天，直至蓝白色透明，即得到原位掺氮改性的氧化钛溶胶。(5)取步骤(4)中所得的原位掺氮改性氧化钛溶胶，在常温下晾干或低于100℃下烘干成粉，得到掺氮氧化钛粉体。(6)取步骤(4)中所得的原位掺氮改性氧化钛溶胶，以一定的方式成膜后在常温下晾干或低于100℃下烘干，得到掺氮氧化钛薄膜。所述的醇稀释溶剂为无水乙醇、乙二醇、异丙醇其中一种或几种的组合。所述的水解溶剂为去离子水或蒸馏水。在将步骤(1)中的混合溶液加入水解溶剂中时，可以加入无机酸控制水解速度，所述无机酸可以是硝酸、盐酸、硫酸其中一种或者其中至少两种的组合，无机酸的用量控制在使溶胶的PH值为1～5。所述含氮化合物为氨、铵类等无机含氮前驱体或胺类、硝基类、重氮类、含氮杂环类等有机含氮前驱体的至少一种，含氮化合物用量控制在使溶胶中N与Ti的摩尔比为0.1～10％。所述的成膜采用喷涂、浸涂、旋涂、刮涂方法其中至少一种。-->具体实施例1～5中的试验数据见下表：其中醇稀释溶剂的量是指醇稀释溶剂与加入钛酸丁酯的质量比，水解溶剂的量是指水解溶剂与加入的步骤(1)中的混合溶液的质量比，含氮化合物的量是指所加入的各种含氮化合物中N元素的总含量与加入钛酸丁酯中Ti元素的总含量的摩尔百分比。具体实施例序号 1 2 3 4 5钛酸丁酯 √ √ √ √ √无水乙醇 √ √乙二醇 √ √异丙醇 √去离子水 √ √ √蒸馏水 √ √碳酸氢铵 √ √ √3-二甲基氨基丙胺 √ √ √ √盐酸呱 √ √醇稀释溶剂的量(m/m) 1 2.5 5.5 7.5 10水解溶剂的量(m/m) 1 50 180 360 500水解温度(℃) 5 20 45 70 95含氮化合物的量 0.1 0.8 3 6.8 10搅拌时间(h) 0.5 1 2 3.5 5陈化时间 15d 10d 15d 10d 15d本专利技术所述的复合溶胶里，制备和陈化的过程中，原位生长的锐钛矿晶体仍在不断生长和完善之中，因此加入的复合改性的含氮化合物会逐步随着锐钛矿晶体的生长进入晶格之中，实现氮替代晶格中氧的掺杂效果，使氧化钛晶体的能带出现中间能级，因此溶胶可以利用更宽范围的光线，具有增强的光催化效果。-->最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本专利技术的若干具体实施例子。显然，本专利技术不限于以上实施例子，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本专利技术公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本专利技术的保护范围。-->本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种制备改性氧化钛溶胶、粉体和薄膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：（１）在搅拌条件下将四氯化钛、硫酸钛或钛酸丁酯其中至少一种加入１～１０倍（ｍ／ｍ）的醇稀释溶剂中，搅拌均匀；（２）在５～９５℃水浴温度下，将步骤（１）中所得 的混合溶液逐滴加入１～５００倍（ｍ／ｍ）的水解溶剂中，搅拌０．５～５小时；（３）将含氮化合物均匀溶解入步骤（２）中所得的溶胶内；（４）将步骤（３）所得的溶胶静置陈化１小时～１５天，直至蓝白色透明，即得到原位掺氮改性的氧化钛溶 胶；（５）取步骤（４）中的原位掺氮改性氧化钛溶胶，在常温下晾干或低于１００℃下烘干成粉，得到掺氮氧化钛粉体；（６）取步骤（４）中的原位掺氮改性氧化钛溶胶，使其成膜后在常温下晾干或低于１００℃下烘干，得到掺氮氧化钛薄膜。
【技术特征摘要】
1、一种制备改性氧化钛溶胶、粉体和薄膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在搅拌条件下将四氯化钛、硫酸钛或钛酸丁酯其中至少一种加入1～10倍(m/m)的醇稀释溶剂中，搅拌均匀；(2)在5～95℃水浴温度下，将步骤(1)中所得的混合溶液逐滴加入1～500倍(m/m)的水解溶剂中，搅拌0.5～5小时；(3)将含氮化合物均匀溶解入步骤(2)中所得的溶胶内；(4)将步骤(3)所得的溶胶静置陈化1小时～15天，直至蓝白色透明，即得到原位掺氮改性的氧化钛溶胶；(5)取步骤(4)中的原位掺氮改性氧化钛溶胶，在常温下晾干或低于100℃下烘干成粉，得到掺氮氧化钛粉体；(6)取步骤(4)中的原位掺氮改性氧化钛溶胶，使其成膜后在常温下晾干或低于100℃下烘干，得到掺氮氧化钛薄膜。2、根据权利要求1所述的一种制备改性氧化钛溶胶、粉体和薄膜的方法，其特征在于，所述醇稀释溶剂为无水乙醇、乙二醇...
【专利技术属性】
技术研发人员：高基伟，申乾宏，杨辉，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86[]
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