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一种银掺杂纳米锐钛矿相TiO2粉体的制备方法   0    0

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专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2018-12-04
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2019-04-02
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2021-04-27
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2038-12-04
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 发明专利
申请号 CN201811472542.3 申请日 2018-12-04
公开/公告号 CN109437294B 公开/公告日 2021-04-27
授权日 2021-04-27 预估到期日 2038-12-04
申请年 2018年 公开/公告年 2021年
缴费截止日
分类号 C01G23/07 主分类号 C01G23/07
是否联合申请 独立申请 文献类型号 B
独权数量 1 从权数量 4
权利要求数量 5 非专利引证数量 1
引用专利数量 0 被引证专利数量 0
非专利引证 1、CN 104645978 A,2015.05.27CN 101922044 A,2010.12.22CN 106423153 A,2017.02.22JP 2012116699 A,2012.06.21Mohamed MokhtarMohamed et al..Visiblelight assisted reduction of 4-nitrophenolto 4-aminophenol on Ag/TiO2photocatalysts synthesized by hybridtemplates《.Applied Catalysis B:Environmental》.2013,第142-143卷第432-441页.;
引用专利 被引证专利
专利权维持 4 专利申请国编码 CN
专利事件 事务标签 公开、实质审查、授权
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 沈阳理工大学 当前专利权人 沈阳理工大学
发明人 张武、田道来、李思成、王永宁、刘荣荣 第一发明人 张武
地址 辽宁省沈阳市浑南新区南屏中路6号 邮编 110159
申请人数量 1 发明人数量 5
申请人所在省 辽宁省 申请人所在市 辽宁省沈阳市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
沈阳东大知识产权代理有限公司 代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
刘晓岚
摘要
一种银掺杂纳米锐钛矿相TiO2粉体的制备方法,属于材料制备领域;制备方法:1)将AgNO3溶液与硼氢化钠溶液混合,得到悬浊液;2)金属钛粉与去离子水混合;3)将悬浊液加入钛粉与去离子水混合物中,加热加压并保温;4)得到的固液混合物经离心、洗涤、干燥,得到银掺杂锐钛矿TiO2粉体;本发明工艺过程温度低,只需将溶液加热至沸腾,无需加热至高温,并且工艺过程简单高效、环保,不引入其他外来杂质,获得的锐钛矿相TiO2粉体纯度高,可以制备高纯产品,大大提高了银的掺杂效率。
  • 摘要附图
    一种银掺杂纳米锐钛矿相TiO2粉体的制备方法
  • 说明书附图:图1
    一种银掺杂纳米锐钛矿相TiO2粉体的制备方法
  • 说明书附图:图2
    一种银掺杂纳米锐钛矿相TiO2粉体的制备方法
  • 说明书附图:图3
    一种银掺杂纳米锐钛矿相TiO2粉体的制备方法
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2021-04-27 授权
2 2019-04-02 实质审查的生效 IPC(主分类): C01G 23/07 专利申请号: 201811472542.3 申请日: 2018.12.04
3 2019-03-08 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.一种银掺杂纳米锐钛矿相TiO2粉体的制备方法,其特征在于,实施过程依次按以下步骤进行:
(1)配置硼氢化钠和AgNO3溶液,在0~10℃下将AgNO3溶液慢慢滴入硼氢化钠溶液中,得到悬浊液;
(2)按照液固比(100 200):1将金属钛粉与去离子水混合,液固比单位为mL:g;
~
(3)将悬浊液加入钛粉与去离子水混合物中,在控温控压设备中由室温加热至120 170~
℃,不断通入空气,保持压力在8 10MPa范围内,保温5 6h,得到固液混合物;
~ ~
(4)将获得的固液混合物离心、洗涤,所得粉末经干燥后即为银掺杂纳米锐钛矿相TiO2粉体。

2.根据权利要求1所述的一种银掺杂纳米锐钛矿相TiO2粉体的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中,硝酸银溶液的物质的量浓度为1 5mol/L,硼氢化钠溶液的物质的量浓度为~
2 3mol/L。
~

3.根据权利要求1所述的一种银掺杂纳米锐钛矿相TiO2粉体的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中,AgNO3溶液的滴速为0.2~0.5ml/min。

4.根据权利要求1所述的一种银掺杂纳米锐钛矿相TiO2粉体的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中,钛粉中金属钛质量百分比不小于99.9%,粒度范围:300 400目。
~

5.根据权利要求1所述的一种银掺杂纳米锐钛矿相TiO2粉体的制备方法,其特征在于,所述步骤(3)中,控温控压设备由气泵、通气管、阀门、热电偶、压力探测器、不锈钢外壳、陶瓷内胆、密封盖、碳化硅加热套组成;其中,不锈钢外壳外部设有碳化硅加热套,用于提供热源,不锈钢外壳内部装有陶瓷内胆,气泵用于提供空气源,第一通气管与气泵相连,第二通气管与阀门连接,用作气体通道,热电偶和压力探测器用于探测体系温度和压力,密封盖用于保证体系的密封性,内部镶嵌橡胶密封圈,不锈钢外壳、通气管、密封盖的材质均为304不锈钢。
说明书

技术领域

[0001] 本发明属于材料制备领域,具体涉及一种银掺杂纳米锐钛矿相TiO2粉体的制备方法。

背景技术

[0002] TiO2材料在国民经济的各个领域都具有广泛用途,TiO2有三种晶型:锐钛矿、金红石和板钛矿。其中,锐钛矿相的TiO2材料由于具有较强的光催化性能目前受到了较多关注。然而,作为典型的半导体材料,其禁带宽度为3.2eV,只能被短紫外光线激发(λ<387 nm),而太阳光谱中紫外光(400nm以下)仅占5%,因而,锐钛矿相的光催化材料目前对太阳能的利用率严重不足,为了克服这一缺点,人们开发了贵金属掺杂的方法改善其光催化性能,制备出了银掺杂TiO2材料,大幅度提高了其光催化活性。
[0003] 目前,银掺杂二氧化钛光催化剂的制备方法有很多,主要有:固相合成法、连续酸水解法和酸水解二次沉淀法,光还原沉积法、溶胶凝胶法、微波干燥等,这些方法属两步合成法,包括二氧化钛材料的制备和银的掺杂两个过程。制备过程工艺操作过程复杂,不易控制,生产成本高。此外,以上方法面临的主要问题有: 采用的原料通常是钛醇盐等有机物,合成过程会产生酸或者合成过程会用到较多的酸;以上两个问题导致其合成过程面临巨大的环境挑战,极易污染环境。本发明中所述的方法以金属钛为钛源,采用水溶液中缓慢氧化的方法使二氧化钛结构形成的同时掺入银组分,提高了银的掺杂效率,整个合成过程无污染,容易控制,无需对中间产物进行热处理,可以制备出纯度高、结晶度好的产品。

发明内容

[0004] 针对现有技术的不足,本发明提供一种银掺杂纳米锐钛矿相TiO2粉体的制备方法。
[0005] 一种银掺杂纳米锐钛矿相TiO2粉体的制备方法,其实施过程依次按以下步骤进行:
[0006] (1)配置硼氢化钠和AgNO3溶液,在0~10℃下将AgNO3溶液慢慢滴入硼氢化钠溶液中,得到悬浊液;
[0007] (2)按照液固比(100 200):1将金属钛粉与去离子水混合;~
[0008] (3)将悬浊液加入钛粉与去离子水混合物中,在控温控压设备中由室温加热至120170℃,不断通入空气,保持压力在8 10MPa范围内,保温5 6h,得到固液混合物;
~ ~ ~
[0009] (4)将获得的固液混合物离心、洗涤,所得粉末经干燥后即为银掺杂纳米锐钛矿相TiO2粉体。
[0010] 上述一种银掺杂纳米锐钛矿相TiO2粉体的制备方法,其中:
[0011] 所述步骤(1)中,硝酸银溶液的物质的量浓度为1 5mol/L,硼氢化钠溶液的物质的~量浓度为2 3mol/L。
~
[0012] 所述步骤(1)中,AgNO3溶液的滴速为0.2~0.5ml/min。
[0013] 所述步骤(2)中,钛粉中金属钛质量百分比不小于99.9%,粒度范围:300 400目。~
[0014] 所述步骤(2)中,液固比指溶液的体积(单位:ml)与混合物质量(单位:g)的比值。
[0015] 所述步骤(3)中,控温控压设备由气泵、通气管、阀门、热电偶、压力探测器、不锈钢外壳、陶瓷内胆、密封盖、碳化硅加热套组成;其中,不锈钢外壳外部设有碳化硅加热套,用于提供热源,不锈钢外壳内部装有陶瓷内胆,气泵用于提供空气源,第一通气管与气泵相连,第二通气管与阀门连接,用作气体通道,热电偶和压力探测器用于探测体系温度和压力;
[0016] 上述密封盖用于保证体系的密封性,内部镶嵌橡胶密封圈;
[0017] 上述不锈钢外壳、通气管、密封盖的材质均为304不锈钢。
[0018] 本发明的一种银掺杂纳米锐钛矿相TiO2粉体的制备方法,与现有技术相比,有益效果为:
[0019] (1)工艺过程温度低,只需将溶液加热至沸腾,无需加热至高温(现有工艺往往需要600℃以上)。
[0020] (2)工艺过程简单高效、环保,不引入其他外来杂质,获得的锐钛矿相TiO2粉体纯度高,可以制备高纯产品(产品中杂质的质量百分含量低于0.1%)。
[0021] (3)与传统方法相比,大大提高了银的掺杂率(1.5 1.9%),使银有效的掺杂入锐钛~矿相TiO2的晶格中。

实施方案

[0025] 结合下述实施例,对本发明作进一步描述,但本发明并不限于这些实施例。
[0026] 下述实施例1 5中控温控压设备由气泵、通气管、阀门、热电偶、压力探测器、不锈~钢外壳、陶瓷内胆、密封盖、碳化硅加热套组成;其中,不锈钢外壳外部设有碳化硅加热套,用于提供热源,不锈钢外壳内部装有陶瓷内胆,气泵用于提供空气源,第一通气管与气泵相连,第二通气管与阀门连接,用作气体通道,热电偶和压力探测器用于探测体系温度和压力;密封盖用于保证体系的密封性,内部镶嵌橡胶密封圈;不锈钢外壳、通气管、密封盖的材质均为304不锈钢,设备结构示意图如图1。
[0027] 实施例1
[0028] 一种银掺杂纳米锐钛矿相TiO2粉体的制备方法,其实施过程依次按以下步骤进行:
[0029] (1)配置10ml物质的量浓度为1mol/L的硼氢化钠和5ml、2mol/L的AgNO3溶液,在冰水混合物(0℃)下将AgNO3溶液以0.2ml/min的速度滴入硼氢化钠溶液中,得到悬浊液;
[0030] (2)称取2g钛质量百分比为99.9%,粒度为300目的金属钛粉,将其与200ml去离子水混合,获得钛粉与去离子水的混合物;
[0031] (3)将悬浊液加入钛粉与去离子水混合物中,在控温控压设备中由室温加热至120℃,不断通入空气,保持压力在8MPa,保温5h,得到固液混合物;
[0032] (4)将获得的固液混合物离心,所得粉末经干燥后即为银掺杂纳米锐钛矿相TiO2粉体,经化验,银的掺杂率达到1.5%。
[0033] 本实施例得到的银掺杂TiO2粉体的扫描电子显微形貌如图2所示,X射线衍射分析图谱如图3所示,经化验,产品中杂质的质量百分含量低于0.1%。
[0034] 实施例2
[0035] 一种银掺杂纳米锐钛矿相TiO2粉体的制备方法,其实施过程依次按以下步骤进行:
[0036] (1)配置10ml物质的量浓度为1mol/L的硼氢化钠和5ml、2mol/L的AgNO3溶液,在10℃下将AgNO3溶液以0.5ml/min的速度滴入硼氢化钠溶液中,得到悬浊液;
[0037] (2)称取2g钛质量百分比为99.93%,粒度为400目的金属钛粉,将其与400ml去离子水混合,获得钛粉与去离子水的混合物;
[0038] (3)将悬浊液加入钛粉与去离子水混合物中,在控温控压设备中由室温加热至170℃,不断通入空气,保持压力在10MPa,保温6h,得到固液混合物;
[0039] (4)将获得的固液混合物离心,所得粉末经干燥后即为银掺杂纳米锐钛矿相TiO2粉体,经化验,银的掺杂率达到1.8%。
[0040] 本实施例得到的银掺杂TiO2粉体经化验,产品中杂质的质量百分含量低于0.1%。
[0041] 实施例3
[0042] 一种银掺杂纳米锐钛矿相TiO2粉体的制备方法,其实施过程依次按以下步骤进行:
[0043] (1)配置10ml物质的量浓度为2mol/L的硼氢化钠和5ml、2.5mol/L的AgNO3溶液,在7℃下将AgNO3溶液以0.3ml/min的速度滴入硼氢化钠溶液中,得到悬浊液;
[0044] (2)称取1g钛质量百分比为99.92%,粒度为400目的金属钛粉,将其与150ml去离子水混合,获得钛粉与去离子水的混合物;
[0045] (3)将悬浊液加入钛粉与去离子水混合物中,在控温控压设备中由室温加热至150℃,不断通入空气,保持压力在9MPa,保温5.5h,得到固液混合物;
[0046] (4)将获得的固液混合物离心,所得粉末经干燥后即为银掺杂纳米锐钛矿相TiO2粉体,经化验,银的掺杂率达到1.7%。
[0047] 本实施例得到的银掺杂TiO2粉体经化验,产品中杂质的质量百分含量低于0.1%。
[0048] 实施例4
[0049] 一种银掺杂纳米锐钛矿相TiO2粉体的制备方法,其实施过程依次按以下步骤进行:
[0050] (1)配置10ml物质的量浓度为3mol/L的硼氢化钠和10ml、3mol/L的AgNO3溶液,在8℃下将AgNO3溶液以0.5ml/min的速度滴入硼氢化钠溶液中,得到悬浊液;
[0051] (2)称取4g钛质量百分比为99.91%,粒度为350目的金属钛粉,将其与700ml去离子水混合,获得钛粉与去离子水的混合物;
[0052] (3)将悬浊液加入钛粉与去离子水混合物中,在控温控压设备中由室温加热至160℃,不断通入空气,保持压力在10MPa,保温6h,得到固液混合物;
[0053] (4)将获得的固液混合物离心,所得粉末经干燥后即为银掺杂纳米锐钛矿相TiO2粉体,经化验,银的掺杂率达到1.9%。
[0054] 本实施例得到的银掺杂TiO2粉体经化验,产品中杂质的质量百分含量低于0.1%。
[0055] 实施例5
[0056] 一种银掺杂纳米锐钛矿相TiO2粉体的制备方法,其实施过程依次按以下步骤进行:
[0057] (1)配置8ml物质的量浓度为2.5mol/L的硼氢化钠和6ml、3mol/L的AgNO3溶液,在6℃下将AgNO3溶液以0.4ml/min的速度滴入硼氢化钠溶液中,得到悬浊液;
[0058] (2)称取4g钛质量百分比为99.95%,粒度为350目的金属钛粉,将其与700ml去离子水混合,获得钛粉与去离子水的混合物;
[0059] (3)将悬浊液加入钛粉与去离子水混合物中,在控温控压设备中由室温加热至150℃,不断通入空气,保持压力在9MPa,保温6h,得到固液混合物;
[0060] (4)将获得的固液混合物离心,所得粉末经干燥后即为银掺杂纳米锐钛矿相TiO2粉体,经化验,银的掺杂率达到1.75%。
[0061] 本实施例得到的银掺杂TiO2粉体经化验,产品中杂质的质量百分含量低于0.1%。
[0062] 尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,应当理解的是,对本领域普通技术人员而言,可以根据上述说明加以改进或变换,而所有这些改进和变换都应落入本发明要求的保护范围内。

附图说明

[0022] 图1 本发明中控温控压设备示意图;
[0023] 图2 本发明实施例1获得银掺杂TiO2粉体的扫描电子显微形貌图;
[0024] 图3 本发明实施例1获得银掺杂TiO2粉体的X射线衍射分析图谱。
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