一种具有介孔结构的nTi-M制造技术

本发明专利技术涉及一种具有介孔结构的nTi‑M

Nti-m with mesoporous structure

【技术实现步骤摘要】
一种具有介孔结构的nTi-MxWO3复合纳米粒子及其制备方法
本专利技术涉及一种具有介孔结构的nTi-MxWO3复合纳米粒子及其制备方法，所述Ti掺杂MxWO3纳米粒子不但具有可见光透过/近红外遮蔽和透明隔热功能，而且具有吸附/降解污染物功能，属于节能环保领域。
技术介绍
当前，能源危机和环境问题日益引起人们的重视。节能减排是各国经济可持续发展必须考虑的问题。其中，建筑节能玻璃和自清洁玻璃的研究开发具有重要意义。随着人们生活水平的提高，人们对自己的居室环境的舒适性要求越来越高。室内空气质量和舒适的光热环境逐渐成为人们关注的重点。建筑物和室内空间的玻璃窗在采光照明方面起着重要作用，如果窗玻璃能同时具有透明隔热、遮蔽近红外光和自清洁、吸附/降解污染物功能，则可在节能减排和提高室内空气质量和光热舒适性方面发挥重要作用。已有专利报道，在涂料中添加具有透明隔热性能的钨青铜MxWO3粉体，可制成同时具有可见光透过率高和红外线吸收率高的透明隔热涂料(CN102145980B，透明隔热材料、其制造方法以及透明隔热膜)。但纯MxWO3纳米粒子的吸附/光催化降解污染物功能并不理想，因此，研发兼具透明隔热和降解污染物的功能粒子可推动自清洁/节能型窗玻璃的发展。
技术实现思路
本专利技术提供一种具有介孔空心结构的Ti掺杂MxWO3(nTi-MxWO3)纳米粒子及其制备方法，所述nTi-MxWO3粒子具有介孔空心结构，n＝0.001～0.8，x＝0.2～0.5，主晶相为六方钨青铜MxWO3中的一种或几种，复合纳米粒子比表面积为25～200m2/g，孔直径3～20nm，孔体积0.1～0.5m2/g，不仅具有可见光透过和近红外光遮蔽功能，即具有透明隔热功能；而且，具有暗室下吸附/降解污染物功能，且光辐照下其吸附/降解污染物功能会进一步提高。一种具有介孔结构的nTi-MxWO3复合纳米粒子的制备方法，包括下述工艺步骤：①将浓度为0.05～2.5mol/L的钨酸盐溶液利用酸性溶液调至pH≤1后持续搅拌直至产生絮胶状钨酸悬浮物，洗涤得胶状钨酸；②以胶状钨酸为W源，M金属无机盐为M源，钛酸丁酯为Ti源，将步骤①获得的胶状钨酸加入到反应釜中，再于搅拌条件下依次向其中加入溶剂、M盐、诱导剂和钛酸丁酯，充分搅拌混合均匀，获得含钛酸丁酯、胶状钨酸、M盐和诱导剂的反应前驱液，反应前驱液中Ti:M:W的原子摩尔比为0.001～0.8∶0.2～0.5∶1，所述的胶状钨酸在反应前驱液中的浓度为0.001～1.7mol/L；诱导剂在反应前驱液中的摩尔浓度为0.1～2.0mol/L；③将步骤②配制的反应前驱液在100～300℃反应5～72小时，将反应后的沉淀物依次进行水洗、醇洗，经过离心分离后，在50～150℃下经常压干燥或真空干燥获得nTi-MxWO3复合纳米粒子粉体。上述方法所得nTi-MxWO3复合纳米粒子粉体nTi-MxWO3中，n＝0.001～0.8，x＝0.2～0.5；优选n＝0.01～0.5，进一步优选n＝0.01～0.4。进一步地，所述步骤①中，所述钨酸盐为钨酸钠、钨酸钾、偏钨酸铵、正钨酸铵、仲钨酸铵中的一种或其混合物。进一步地，所述步骤①中，所述酸性溶液为硫酸、盐酸、乳酸、酒石酸、冰醋酸、草酸、柠檬酸中的一种或其混合溶液，浓度在0.1～8.0mol/L。进一步地，所述步骤②中，所述溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、异丙醇、乙二醇、乙二醇甲醚、乙二醇乙醚中的一种或其混合物。进一步地，所述步骤②中，所述诱导剂为草酸、甲酸、酒石酸、乙酸、乳酸、油酸、柠檬酸、硼氢化钾、硼氢化钠、乙酰丙酮、乙二醇、N2H4·H2O、N2H4·HCl、N2H4·H2SO4中的一种或其混合物，诱导剂与W原子的摩尔比为0.05～15:1。进一步地，所述步骤②中，所述的M盐为含Na、K、Rb、Cs的盐类，M/W原子摩尔比为0.2～0.5:1。更进一步的，所述M盐为Na、K、Rb、Cs的无机盐，如硫酸盐、氯化物、硝酸盐等。优选地，所述步骤②中，反应前驱液中Ti:M:W的原子摩尔比为0.01～0.5∶0.3～0.4∶1。本专利技术所述具有介孔结构的nTi-MxWO3复合纳米粒子的制备方法所述方法还包括热处理的步骤，具体为：将步骤③所得nTi-MxWO3复合纳米粒子粉体在还原性气氛或惰性气氛中于200～700℃条件下热处理5min～12h。进一步地，所述的还原性气氛或惰性气氛由单一的H2、NH3、N2、Ar气体或其中任意两种或多种组合的混合气体提供。进一步地，热处理温度优选300～650℃，最优选450～600℃，热处理时间优选10～300min，最优选20～180min。本专利技术的另一目的是提供由上述方法制得的具有介孔结构的nTi-MxWO3复合纳米粒子，所述具有介孔结构的nTi-MxWO3复合纳米粒子具有介孔空心结构，n＝0.001～0.8，x＝0.2～0.5，主晶相为钨青铜MxWO3中的一种或几种。进一步地，所述nTi-MxWO3复合纳米粒子比表面积为25～200m2/g，孔直径3～20nm，孔体积0.1～0.5m2/g。利用上述制备方法制得的nTi-MxWO3复合纳米粒子具有可见光透过和近红外光遮蔽特性；同时，具有无光照或光照条件下吸附/降解污染物功能。且在光照条件下其吸附/降解污染物功能优于在暗室条件下吸附/降解污染物功能。利用上述制备方法制得的nTi-MxWO3复合纳米粒子可用于制备透明隔热涂料及薄膜、透明隔热复合物、光热吸收涂层、太阳能集热器、太阳能热水器涂层、发热纤维，还可用于吸附/光催化降解有害污染物，在透明隔热、红外遮蔽、光热吸收、自清洁、杀菌、环境净化等领域具有较好的应用前景。本专利技术的有益效果为：本专利技术的先进性在于，所述Ti掺杂MxWO3(nTi-MxWO3)纳米粒子具有特殊的介孔空心结构，不但具有较好的近红外遮蔽和透明隔热功能，而且在暗室(无光照)条件下具有较好的吸附/降解污染物功能，其暗室(无光照)条件下的吸附/降解污染物功能源于nTi-MxWO3的介孔结构以及MxWO3的吸热储能与nTi-MxWO3的协同催化作用。本专利技术所述nTi-MxWO3纳米粒子用于建筑窗玻璃和汽车玻璃领域，可使玻璃同时具有自清洁、空气净化和透明隔热功能，节能环保效果突出，在自清洁/节能型汽车玻璃、建筑窗玻璃领域具有广阔的应用前景。本专利技术的创造性在于，所述nTi-MxWO3纳米粒子具有介孔空心结构特点，其中，n＝0.001～0.8，主晶相为MxWO3(x＝0.2～0.5)中的一种或几种，nTi-MxWO3纳米粒子比表面积为25～200m2/g，孔直径3～20nm,孔体积0.1～0.5m2/g，在暗室(无光照)条件下具有较好的吸附/降解污染物功能，兼具近红外遮蔽和吸附/光催化降解污染物功能。所述nTi-MxWO3纳米粒子的制备方法为一种不需额外加入模板剂的合成方法，在无模板剂条件下合成具有介孔空心结构的nTi-MxWO3纳米粒子。具体方法为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有介孔结构的nTi-M

【技术特征摘要】
1.一种具有介孔结构的nTi-MxWO3复合纳米粒子的制备方法，其特征在于：包括下述工艺步骤：
①将浓度为0.05～2.5mol/L的钨酸盐溶液利用酸性溶液调至pH≤1后持续搅拌直至产生絮胶状钨酸悬浮物，洗涤得胶状钨酸；
②以胶状钨酸为W源，M金属无机盐为M源，钛酸丁酯为Ti源，将步骤①获得的胶状钨酸加入到反应釜中，再于搅拌条件下依次向其中加入溶剂、M盐、诱导剂和钛酸丁酯，充分搅拌混合均匀，获得含钛酸丁酯、胶状钨酸、M盐和诱导剂的反应前驱液，反应前驱液中Ti:M:W的原子摩尔比为0.001～0.8∶0.2～0.5∶1，所述的胶状钨酸在反应前驱液中的浓度为0.001～1.7mol/L；诱导剂在反应前驱液中的摩尔浓度为0.1～2.0mol/L；
③将步骤②配制的反应前驱液在100～300℃反应5～72小时，将反应后的沉淀物依次进行水洗、醇洗，经过离心分离后，在50～150℃下经常压干燥或真空干燥获得nTi-MxWO3复合纳米粒子粉体。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤①中，所述钨酸盐为钨酸钠、钨酸钾、偏钨酸铵、正钨酸铵、仲钨酸铵中的一种或其混合物。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤②中，所述溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、异丙醇、乙二醇、乙二醇甲醚、乙二醇乙醚中的一种或其混合物；所述诱导剂为草酸、甲酸、酒石酸、乙酸、乳酸、油酸、柠檬酸、硼氢化钾、硼氢化钠、乙酰丙酮、乙二醇、N2H4·H2O...

【专利技术属性】
技术研发人员：史非，刘敬肖，冉帅，杨静媛，
申请(专利权)人：大连工业大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21