專利名稱：核-殼型TiO<sub>2</sub>/ZnO光催化劑的制備方法及應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種光催化劑的制備方法及應用。
技術背景近些年來，應用太陽能作為一種主要的能源已經有很多年，但是這些研究 應用遠遠沒有達到有效利用太陽能的作用，Ti02具有在光照條件下具有催化有 機物分解的作用。但是，現(xiàn)有技術存在Ti02光催化劑帶隙較寬(Eg-3.2eV,)， 只有在波長為387nm的紫外線激發(fā)下，價帶電子才能躍遷到導帶上形成光生 電子和空穴的分離。而且，由于光激產生的電子和空穴的復合，導致光量子效 率很低等問題。發(fā)明內容本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有光催化劑只有在波長為387 nm的紫外線激 發(fā)下，價帶電子才能躍遷到導帶上形成光生電子和空穴的分離的問題，提供了 一種核-殼型Ti02/ZnO光催化劑的制備方法及應用。本發(fā)明核-殼型Ti02/ZnO光催化劑制備方法的步驟如下 一、按 Zn(CH3COO)2'2H20與聚乙烯醇質量比為2 : 1的配比將Zn(CH3COO)2'2H20 溶于重量濃度為4-6%的聚乙烯醇溶液中，在80-100 。C的水浴、150-200r/min 的轉速攪拌的條件下混合0.5-1小時，然后在100-12(TC的條件下干燥l-2h， 將干燥后的產物升溫到300'C保溫0.5-1小時，繼續(xù)升溫到40(TC保溫0.5-1小 時，再升溫到55(TC保溫0.5-1小時，然后在空氣中冷卻至室溫；二、將1-2 重量份的鈦酸四丁酯、4-5重量份的無水乙醇和0.1-0.3重量份的三乙醇胺混合 攪拌1.5-2小時后，陳化0.5-1小時，按步驟一得到產物與鈦酸四丁酯質量比 為2-4: 1的配比將步驟一的產物加入到陳化后的溶液中，攪拌至溶解，在 100-12(TC的條件下干燥1-2小時，然后在150-200。C條件下熱處理1.5-2小時， 即得到核-殼型Ti02/ZnO光催化劑。本發(fā)明制備的TiCVZnO殼核光催化劑涂敷于交聯(lián)乙烯、層狀f5鈦礦、熔 鹽結晶水和鹽或Al-Si材料上，作為Ti02/ZnO復合催化蓄能材料。本發(fā)明的反應過程為Zn0~~^Zn^+Vo+Oo,在晶體內形成雜質缺陷，多出很多的正負電荷中心，使得Ti()2的帶隙變窄，電子容易躍遷， Ti02中的電子能夠在普通光照條件下躍遷到導帶上，用于晶體內的雜質影響，使得光生電子可以有效地分離。本發(fā)明利用改性后的TKVZnO殼核光催化劑對有機物進行光催化產生相 變熱達到蓄能的作用。通過Ti02/ZnO殼核光催化劑作用于其基底的蓄能材料， 使得基底蓄能材料具有通過吸收太陽能后，通過固-固相變，達到蓄存能量的 作用，從而達到提高利用太陽能的作用。對于固-固相變材料，它主要是通過 晶體有序-無序結構轉變進行可逆地吸、放熱。它具有不生成液態(tài)，體積變化 小，無腐蝕的優(yōu)點。
圖1是Ti02的XPS能譜圖。圖2是ZnO的XPS能譜圖。
具體實施方式
具體實施方式
一本實施方式中核-殼型Ti02/ZnO光催化劑制備方法的步 驟如下 一、按Zn(CH3COO)2'2H20與聚乙烯醇質量比為2: 1的配比將 Zn(CH3COO)2'2H20溶于重量濃度為4-6%的聚乙烯醇溶液中，在80-100 。C的 水浴、150-200r/min的轉速攪拌的條件下混合0.5-1小時，然后在100-120'C的 條件下干燥l-2h，將干燥后的產物升溫到30(TC保溫0.5-1小時，繼續(xù)升溫到 40(TC保溫0.5-1小時，再升溫到55(TC保溫0.5-1小時，然后在空氣中冷卻至 室溫;二、將l-2重量份的鈦酸四丁酯、4-5重量份的無水乙醇和0.1-0.3重量 份的三乙醇胺混合攪拌1.5-2小時后，陳化0.5-1小時，按步驟一得到產物與 鈦酸四丁酯質量比為2-4: 1的配比將步驟一的產物加入到陳化后的溶液中， 攪泮至溶解，在100-12(TC的條件下干燥1-2小時，然后在150-200。C條件下熱 處理1.5-2小時，即得到核-殼型Ti(VZnO光催化劑。本實施方式中采用美國物理電子所PHI 5700 ESCA system半球型電子 能量分析器，在Al k(x 1486.6eV的條件下對本發(fā)明制備的Ti02/ZnO殼核光催 化劑進行XPS試驗，得到Ti02的XPS能譜圖(如圖l)， ZnO的XPS能譜圖 (如圖2)。XPS是X光電子能譜，可以用來確定化合物中元素的化合價，通過圖1 和圖中的圖形中得到在Ti02中的Ti是正4價，而不是0價，ZnO中的Zn是 正2價，因此在這個殼核結構中，可以用下列方程式來表達同時，通過XPS圖譜可知Ti02已經形成了氧缺位型的化合物，即Ti02.x 型的化合物，因此它的內部結構中的能級變窄，電子易于躍遷，達到光催化作 用。
具體實施方式
二本實施方式與具體實施方式
一不同的是步驟二中將 1.1-1.5重量份的鈦酸四丁酯、4.1-4.5重量份的無水乙醇和0.11-0.2重量份的三 乙醇胺混合，其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三本實施方式與具體實施方式
一不同的是步驟二中將 1.6-1.9重量份的鈦酸四丁酯、4.6-4.9重量份的無水乙醇和0.21-0.29重量份的 三乙醇胺混合，其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
四本實施方式與具體實施方式
一不同的是步驟二中將1.3 重量份的鈦酸四丁酯、4.3重量份的無水乙醇和0.15重量份的三乙醇胺混合， 其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
五本實施方式與具體實施方式
一不同的是步驟二中將1.8 重量份的鈦酸四丁酯、4.7重量份的無水乙醇和0.25重量份的三乙醇胺混合， 其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
六:本實施方式中制備的核-殼型Ti02/ZnO光催化劑的應用， 是將制備的Ti02/ZnO殼核光催化劑涂敷于交聯(lián)乙烯、層狀鈣鈦礦、熔鹽結晶 水和鹽或Al-Si材料上，作為Ti02/ZnO復合催化蓄能材料，其它與具體實施 方式一相同。
權利要求
1、一種核-殼型TiO2/ZnO光催化劑的制備方法，其特征在于核-殼型TiO2/ZnO光催化劑制備方法的步驟如下一、按Zn(CH3COO)2·2H2O與聚乙烯醇質量比為2∶1的配比將Zn(CH3COO)2·2H2O溶于重量濃度為4-6％的聚乙烯醇溶液中，在80-100℃的水浴、150-200r/min的轉速攪拌的條件下混合0.5-1小時，然后在100-120℃的條件下干燥1-2h，將干燥后的產物升溫到300℃保溫0.5-1小時，繼續(xù)升溫到400℃保溫0.5-1小時，再升溫到550℃保溫0.5-1小時，然后在空氣中冷卻至室溫；二、將1-2重量份的鈦酸四丁酯、4-5重量份的無水乙醇和0.1-0.3重量份的三乙醇胺混合攪拌1.5-2小時后，陳化0.5-1小時，按步驟一得到產物與鈦酸四丁酯質量比為2-4∶1的配比將步驟一的產物加入到陳化后的溶液中，攪拌至溶解，在100-120℃的條件下干燥1-2小時，然后在150-200℃條件下熱處理1.5-2小時，即得到核-殼型TiO2/ZnO光催化劑。
2、 根據(jù)權利要求1所述的核-殼型Ti(VZnO光催化劑的制備方法，其特 征在于在步驟二中將1.1-1.5重量份的鈦酸四丁酯、4.1-4.5重量份的無水乙醇 和0.11-0.2重量份的三乙醇胺混合。
3、 根據(jù)權利要求1所述的核-殼型Ti(VZnO光催化劑的制備方法，其特 征在于在步驟二中將1.6-1.9重量份的鈦酸四丁酯、4.6-4.9重量份的無水乙醇 和0.21-0.29重量份的三乙醇胺混合。
4、 根據(jù)權利要求1所述的核-殼型Ti(VZnO光催化劑的制備方法，其特 征在于在步驟二中將1.3重量份的鈦酸四丁酯、4.3重量份的無水乙醇和0.15 重量份的三乙醇胺混合。
5、 根據(jù)權利要求1所述的核-殼型TiCVZnO光催化劑的制備方法，其特 征在于在步驟二中將1.8重量份的鈦酸四丁酯、4.7重量份的無水乙醇和0.25 重量份的三乙醇胺混合。
6、 權利要求1制備的核-殼型Ti02/ZnO光催化劑的應用，其特征在于將 制備的Ti(VZnO殼核光催化劑涂敷于交聯(lián)乙烯、層狀鈣鈦礦、熔鹽結晶水和 鹽或Al-Si材料上，作為TiQ2/ZnO復合催化蓄能材料。
全文摘要
核-殼型TiO<sub>2</sub>/ZnO光催化劑的制備方法及應用，它涉及一種光催化劑的制備方法及應用。本發(fā)明解決了現(xiàn)有光催化劑只有在紫外線激發(fā)下，價帶電子才能躍遷到導帶上的問題。本發(fā)明的制備方法如下1.將Zn(CH<sub>3</sub>COO)<sub>2</sub>·2H<sub>2</sub>O溶于聚乙烯醇溶液混合、干燥后梯級加熱，然后冷卻至室溫；2.將鈦酸四丁酯、無水乙醇和三乙醇胺混合、陳化后，將步驟一產物加入溶解后干燥、熱處理。本發(fā)明制備的核-殼型TiO<sub>2</sub>/ZnO光催化劑涂敷于交聯(lián)乙烯、層狀鈣鈦礦、熔鹽結晶水和鹽或Al-Si材料上，作為蓄能材料。本發(fā)明TiO<sub>2</sub>中的電子能夠在普通光照條件下躍遷到導帶上，使光生電子可以有效地分離。
文檔編號B01J23/06GK101224418SQ200810063999
公開日2008年7月23日 申請日期2008年2月15日 優(yōu)先權日2008年2月15日
發(fā)明者王福平, 鞠春華 申請人:哈爾濱工業(yè)大學