一种氟化二硅化钛的合成方法技术

本发明专利技术属于化学合成技术领域，具体涉及一种氟化二硅化钛的合成方法，所述方法包括以下步骤：(1)将单质钛、硅和氯化锌研磨，混合均匀后，在氩气气氛中反应，得到前驱硅化钛，然后进行步骤(2)或步骤(3)处理；(2)将前驱硅化钛与氟化物研磨混合，进行煅烧反应；(3)将前驱硅化钛与氟化物水溶液混合，进行水热反应；(4)将步骤(2)或步骤(3)反应完成的产物经水洗、干燥即得氟化二硅化钛。本发明专利技术的合成方法成功制备了高活性氟化二硅化钛，其光催化活性高。

Synthesis method of fluorinated two titanium silicide

The invention belongs to the technical field of chemical synthesis, in particular relates to a method for synthesis of fluorinated two titanium silicide, the method comprises the following steps: (1) the elemental silicon, titanium and zinc chloride, grinding, mixing, reaction in argon atmosphere, theprecursor titanium silicide, then in step (2) or steps (3); (2) the precursor of titanium silicide and fluoride calcining grinding and mixing, reaction; (3) the precursor of titanium silicide and fluoride aqueous solution, hydrothermal reaction; (4) the step (2) or (3) the reaction steps completed after washing and drying to obtain two fluoride titanium silicide. The highly active fluorinated two titanium silicide is prepared by the synthesis method of the invention, and has high photocatalytic activity.

【技术实现步骤摘要】
一种氟化二硅化钛的合成方法
本专利技术属于化学合成
，具体涉及一种氟化二硅化钛的合成方法。
技术介绍
1972年Fujishima和Honda用紫外光照射光阳极TiO2，在光电化学电池中首次将水光催化分解为H2和O2，开启了半导体光催化的研究序幕[A.Fujishima，K.Honda，Nature，238(1972)37]。二硅化钛(TiSi2)由于具有热稳定性、高导率、宽能隙(1.5eV-3.4eV)、单电子隧穿特性等特点而被引起广泛关注，其光响应波长为360nm-800nm，从近紫外区扩大到可见光范围。PeterRitterskamp等第一次使用TiSi2为催化剂光催化分解水[RitterskampP等.AngewandteChemieInternationalEdition.2007；46:7770]，但是单独使用二硅化钛为催化剂时催化活性低。YongjingLin报道了通过CVD和ALD过程制备TiO2/TiSi2[LinY等.JournaloftheAmericanChemicalSociety.2009；131:2772-3]，此方法要用到贵重精密的仪器设备，也无法大批量生产。MouZ等合成了RuO2/TiSi2/RGO并用于光催化产氢反应[MouZ等.PhysChemChemPhys.2013；15:2793-9]，但是该制备过程使用了贵金属，产品成本较高。开发经济的高活性二硅化钛技术具有十分重要的意义。
技术实现思路
本专利技术主要提供了一种氟化二硅化钛的合成方法，成功制备了高活性氟化二硅化钛，其光催化活性高。其技术方案如下：一种氟化二硅化钛的合成方法，包括以下步骤：(1)将单质钛、硅和氯化锌研磨，混合均匀后，在氩气气氛中反应，得到前驱硅化钛；(2)将前驱硅化钛与氟化物研磨混合，进行煅烧反应，或将前驱硅化钛与氟化物水溶液混合，进行水热反应；(3)将反应完成的产物经水洗、干燥即得氟化二硅化钛。优选的，步骤(1)中钛、硅和氯化锌的摩尔比为1:2:(0.01-1)。优选的，步骤(1)中反应温度为900-1300℃，反应时间为0.5-4h。优选的，步骤(2)中前驱硅化钛和氟化物的摩尔比为1:0.001-10。优选的，步骤(2)中煅烧反应温度为200-600℃，时间为0.5-4h。优选的，步骤(2)中水热反应温度为10-220℃，时间为0.5-4h。优选的，所述氟化物为HF、NaF、CaF2和NH4F中的一种或几种。采用上述氟化二硅化钛的合成方法，本专利技术具有以下优点：本专利技术采用全新的方法制备氟化二硅化钛，该工艺方法反应时间短，工艺简单，制备的氟化二硅化钛相较于前驱硅化钛，其光催化活性可以提高到3倍以上，光催化活性高，可以广泛的用于光催化产氢反应中。附图说明图1为实施例1中前驱二硅化钛的XRD衍射图；图2为实施例1中氟化二硅化钛的XRD衍射图。具体实施方式实施例1置1mmol钛、2mmol硅和0.5mmol氯化锌于研磨器中研磨，均匀混合，将混合物放置于氧化铝坩埚中，再将氧化铝坩埚放入管式炉中，在氩气气氛中按5℃/min的速率升温至1200℃，焙烧3h，然后自然冷却至环境温度，得到前驱二硅化钛。将前驱硅化钛放入HF的水溶液中，Ti与HF的摩尔比为1:0.01，在75℃下水热反应1h，然后经水洗、干燥即得氟化二硅化钛。图1为前驱二硅化钛的XRD衍射图，图2为制得的氟化二硅化钛的XRD衍射图，该衍射图上横坐标表示衍射角度，纵坐标表示强度。分别对前驱二硅化钛和氟化二硅化钛进行光催化测试，测试条件为：0.2mg催化剂与70mL0.5M乳酸的水溶液混合，超声搅拌0.5h后，加入至光催化反应器中。在反应温度为25℃、可见光(150W氙灯，λ>400nm)照射下催化反应8h，测氢气产量。其中前驱二硅化钛为光催化剂时，氢气产量为20μmol·g-1·h-1；氟化二硅化钛为光催化剂时，氢气产量为60μmol·g-1·h-1。实施例2置1mmol钛、2mmol硅和0.3mmol氯化锌于研磨器中研磨，均匀混合，将混合物放置于氧化铝坩埚中，再将氧化铝坩埚放入管式炉中，在氩气气氛中按5℃/min的速率升温至1300℃，焙烧2h，然后自然冷却至环境温度，得到前驱二硅化钛。将前驱硅化钛放入NH4F的水溶液中，Ti与NH4F的摩尔比为1:1，在100℃下水热反应0.5h，然后经水洗、干燥即得氟化二硅化钛。分别对前驱二硅化钛和氟化二硅化钛进行光催化测试，测试条件为与实施例1中相同。其中前驱二硅化钛为光催化剂时，氢气产量为18μmol·g-1·h-1；氟化二硅化钛为光催化剂时，氢气产量为56μmol·g-1·h-1。实施例3置1mmol钛、2mmol硅和0.2mmol氯化锌于研磨器中研磨，均匀混合，将混合物放置于氧化铝坩埚中，再将氧化铝坩埚放入管式炉中，在氩气气氛中按5℃/min的速率升温至1100℃，焙烧0.5h，然后自然冷却至环境温度，得到前驱二硅化钛。将前驱硅化钛放入NaF的水溶液中，Ti与NaF的摩尔比为1:0.05，在200℃下水热反应1h，然后经水洗、干燥即得氟化二硅化钛。分别对前驱二硅化钛和氟化二硅化钛进行光催化测试，测试条件为与实施例1中相同。其中前驱二硅化钛为光催化剂时，氢气产量为21μmol·g-1·h-1；氟化二硅化钛为光催化剂时，氢气产量为63μmol·g-1·h-1。实施例4置1mmol钛、2mmol硅和0.5mmol氯化锌于研磨器中研磨，均匀混合，将混合物放置于氧化铝坩埚中，再将氧化铝坩埚放入管式炉中，在氩气气氛中按5℃/min的速率升温至1300℃，焙烧4h，然后自然冷却至环境温度，得到前驱二硅化钛。将前驱硅化钛和NaF研磨混合，Ti与NaF的摩尔比为1:0.001，在200℃下煅烧4h，然后经水洗、干燥即得氟化二硅化钛。分别对前驱二硅化钛和氟化二硅化钛进行光催化测试，测试条件为与实施例1中相同。其中前驱二硅化钛为光催化剂时，氢气产量为15μmol·g-1·h-1；氟化二硅化钛为光催化剂时，氢气产量为45μmol·g-1·h-1。实施例5置1mmol钛、2mmol硅和0.01mmol氯化锌于研磨器中研磨，均匀混合，将混合物放置于氧化铝坩埚中，再将氧化铝坩埚放入管式炉中，在氩气气氛中按5℃/min的速率升温至1200℃，焙烧1.5h，然后自然冷却至环境温度，得到前驱二硅化钛。将前驱硅化钛和NH4F研磨混合，Ti与NH4F的摩尔比为1:10，在540℃下煅烧2h，然后经水洗、干燥即得氟化二硅化钛。分别对前驱二硅化钛和氟化二硅化钛进行光催化测试，测试条件为与实施例1中相同。其中前驱二硅化钛为光催化剂时，氢气产量为17μmol·g-1·h-1；氟化二硅化钛为光催化剂时，氢气产量为50μmol·g-1·h-1。实施例6置1mmol钛、2mmol硅和1mmol氯化锌于研磨器中研磨，均匀混合，将混合物放置于氧化铝坩埚中，再将氧化铝坩埚放入管式炉中，在氩气气氛中按5℃/min的速率升温至900℃，焙烧4h，然后自然冷却至环境温度，得到前驱二硅化钛。将前驱硅化钛和CaF2研磨混合，Ti与CaF2的摩尔比为1:5，在300℃下煅烧3h，然后经水洗、干燥即得氟化二硅化钛。分别对前驱二硅化钛和氟化二硅化钛进行光催本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氟化二硅化钛的合成方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)将单质钛、硅和氯化锌研磨，混合均匀后，在氩气气氛中反应，得到前驱硅化钛；(2)将前驱硅化钛与氟化物研磨混合，进行煅烧反应，或将前驱硅化钛与氟化物水溶液混合，进行水热反应；(3)将反应完成的产物经水洗、干燥即得氟化二硅化钛。

【技术特征摘要】
1.一种氟化二硅化钛的合成方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)将单质钛、硅和氯化锌研磨，混合均匀后，在氩气气氛中反应，得到前驱硅化钛；(2)将前驱硅化钛与氟化物研磨混合，进行煅烧反应，或将前驱硅化钛与氟化物水溶液混合，进行水热反应；(3)将反应完成的产物经水洗、干燥即得氟化二硅化钛。2.根据权利要求1所述的氟化二硅化钛的合成方法，其特征在于：步骤(1)中钛、硅和氯化锌的摩尔比为1:2:(0.01-1)。3.根据权利要求1所述的氟化二硅化钛的合成方法，其特征在于：步骤(1)中反应温度为900-1300℃，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张春勇，郑纯智，程洁红，罗青薇，文颖频，秦恒飞，刘维桥，舒莉，周月，赵德建，张国华，
申请(专利权)人：江苏理工学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32