一种掺杂TiO2气凝胶的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种掺杂TiO2气凝胶的制备方法，其特征在于，包括微重力环境制备溶胶步骤、凝胶步骤，干燥步骤。本发明专利技术提出在微重力环境中制备溶胶，消除重力引起的沉降分层问题，获得纳米孔骨架结构均一的湿凝胶，掺杂剂在TiO2气凝胶骨架中均匀分布，光催化性能显著提高，为实现气凝胶结构均一性或后续干燥奠定基础，提高宏观性能，拓宽应用领域，市场前景广阔。

Preparation of an aerogel doped with TiO2

【技术实现步骤摘要】
一种掺杂TiO2气凝胶的制备方法
本专利技术涉及一种掺杂TiO2气凝胶的制备方法，属于新型无机纳米多孔材料领域。技术背景TiO2具有光催化特性，而气凝胶具有纳米多孔结构，TiO2气凝胶具有更高的比表面积，活性位点更多，光催化性能更优异；然而TiO2或TiO2气凝胶的本征态半导体的禁带宽度为3.2eV，只能吸收占太阳光4%的紫外光，对太阳能的利用率较低，并且存在光生载流子寿命短，易复合，光量子效率低等缺陷；对TiO2气凝胶进行掺杂改性，可以提高光催化剂的光谱响应范围，提高光生电子和空穴的分离率，抑制光生载流子的复合几率，提高量子效率，提高催化反应速率以及改善TiO2气凝胶光催化剂的回收率掺杂TiO2气凝胶的制备过程主要包括湿凝胶的制备和湿凝胶的干燥两个工序。湿凝胶的制备即为溶胶-凝胶化过程，是通过水解反应和缩聚反应形成凝胶三维空间网络结构的过程，首先将钛源在催化条件下水解，接着水解产物、掺杂剂通过羟基缩聚，生成溶胶的初级及次级粒子；然后溶胶粒子在三维空间上进一步交联获得三维网络结构，把溶剂分子封锁在纳米孔洞中，形成湿凝胶。通过超临界干燥、冷冻干燥或常压干燥等工艺将溶剂分子去除，形成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种掺杂TiO2气凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）微重力环境制备溶胶步骤，在微重力环境中，将钛源、掺杂剂、去离子水、有机溶剂和酸催化剂混合搅拌，获得溶胶；（2）微重力环境制备凝胶步骤，在步骤（1）的溶胶中加入碱催化剂，搅拌，凝胶，得到凝胶体；（3）干燥步骤，将步骤（2）得到的凝胶体进行干燥处理，得到掺杂TiO2气凝胶；所述钛源、掺杂剂、去离子水、有机溶剂、酸催化剂、碱催化剂的摩尔比为1：0.0001~0.01：0.05～5：0.5～8：0.0025～0.5：0.0025～0.5。

【技术特征摘要】
1.一种掺杂TiO2气凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）微重力环境制备溶胶步骤，在微重力环境中，将钛源、掺杂剂、去离子水、有机溶剂和酸催化剂混合搅拌，获得溶胶；（2）微重力环境制备凝胶步骤，在步骤（1）的溶胶中加入碱催化剂，搅拌，凝胶，得到凝胶体；（3）干燥步骤，将步骤（2）得到的凝胶体进行干燥处理，得到掺杂TiO2气凝胶；所述钛源、掺杂剂、去离子水、有机溶剂、酸催化剂、碱催化剂的摩尔比为1：0.0001~0.01：0.05～5：0.5～8：0.0025～0.5：0.0025～0.5。2.根据权利要求1所述的一种掺杂TiO2气凝胶的制备方法，其特征在于，所述微重力环境是在自由落体微重力模拟系统、抛物线飞行微重力模拟系统、水浮容器微重力模拟系统、悬吊式微重力模拟系统、气悬浮微重力模拟系统中任一系统中实现的。3.根据权利要求1所述的一种掺杂TiO2气凝胶的制备方法，其特征在于，所述微重力环境为在空间飞行器中实现的。4.根据权利要求1所述的一种掺杂TiO2气凝胶的制备方法，其特征在于，所述干燥为常压干燥、超临界干...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢斌，卢孟磊，左小荣，张丁日，卢梦言，卢珊，卢军，
申请(专利权)人：卢斌，
类型：发明
国别省市：湖南,43