微球的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種合成分級(jí)結(jié)構(gòu)Ti02微球的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)今世界困擾人類的兩大難題分別是環(huán)境污染與能源危機(jī)問題。由于現(xiàn)在化石燃料大量消耗導(dǎo)致其面臨即將枯竭的嚴(yán)峻問題，同時(shí)因化石燃料燃燒會(huì)引發(fā)一系列環(huán)境污染問題，使得氫氣作為一種新的清潔型能源吸引了越來越多研究者們的注意。由于太陽能和海水資源十分豐富，使得開發(fā)利用太陽能光催化分解水產(chǎn)氫在當(dāng)今社會(huì)極具發(fā)展?jié)摿Α?br>[0003]近年來，光催化分解水產(chǎn)氫憑借其可以利用太陽光、成本低以及環(huán)境友好的特點(diǎn)，已經(jīng)成為一種具有很大發(fā)展前景的途徑。而Ti02因其具有生物及化學(xué)惰性，強(qiáng)氧化力，無毒及不易發(fā)生光與化學(xué)腐蝕等優(yōu)點(diǎn)得到了最為廣泛的應(yīng)用。1102具有光催化產(chǎn)氫最早源于Fujishima等的光催化分解水實(shí)驗(yàn)，隨著世界各地的能源和環(huán)境的意識(shí)不斷增強(qiáng)，開發(fā)Ti02光催化產(chǎn)氫技術(shù)已經(jīng)成為制氫技術(shù)研究中的重點(diǎn)工作。
[0004]然而，光生電子與空穴高復(fù)合率限制了 Ti02光催化分解水產(chǎn)氫的效率。同時(shí)銳鈦礦相的^^(^本身帶隙能較大(3.2eV)，不能被可見光激發(fā)而只能被紫外光(X〈380nm)激發(fā)。然而太陽光中紫外光的含量不足5%，這極大地限制了 1102的應(yīng)用?，F(xiàn)在科研工作中已經(jīng)可以擴(kuò)大Ti02光催化劑吸光范圍并提高光催化效率。其中包括:用禁帶寬度相對(duì)較窄的材料敏化，貴金屬沉積，金屬或非金屬摻雜，與窄禁帶的半導(dǎo)體進(jìn)行復(fù)合成異質(zhì)結(jié)等。
[0005]而現(xiàn)有技術(shù)中，制備Ti02微球大多使用模板劑、導(dǎo)向劑等進(jìn)行輔助制備Ti02微球，并且，使用貴金屬鹽等，增加了制備成本。并且，現(xiàn)有文獻(xiàn)報(bào)道中，僅有采用氫氟酸一種物質(zhì)的，并沒有氫氟酸和過氧化氫共同使用，制備Ti02微球的相關(guān)報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是為了解決上述存在的問題，而提供了一種以一步水熱法合成分級(jí)結(jié)構(gòu)Ti02微球的方法。
[0007]本發(fā)明的一種以一步水熱法合成分級(jí)結(jié)構(gòu)Ti02微球的方法，它是按照以下步驟進(jìn)行的:
[0008]—、在攪拌條件下分別向氫氟酸和過氧化氫混合溶液中加入硫酸氧鈦，得到無色澄清溶液，繼續(xù)攪拌15?30min ;其中，硫酸氧鈦與氫氟酸和過氧化氫的摩爾比為2: (40?60): (5 ?15)；
[0009]二、將步驟一得到的無色澄清溶液轉(zhuǎn)移到反應(yīng)容器內(nèi)后，裝入高壓水熱釜中，放入鼓風(fēng)干燥箱中，將干燥箱的加熱溫度設(shè)置為160?200°C下反應(yīng)18?24h ;
[0010]三、將步驟二中反應(yīng)后得到的產(chǎn)物在離心機(jī)轉(zhuǎn)速為3500?4500r/min的條件下進(jìn)行離心、洗滌，離心時(shí)間為2?5min ;再將離心后的物質(zhì)經(jīng)過超聲分散，分散到去離子水中；
[0011 ] 四、重復(fù)步驟三的操作3?5次；
[0012]五、將步驟三超聲洗滌離心后的產(chǎn)物放入鼓風(fēng)干燥箱中進(jìn)行干燥，其中，干燥條件為:鼓風(fēng)干燥箱中溫度為60?80°C，干燥時(shí)間為6?10h ;即完成所述的以一步水熱法合成分級(jí)結(jié)構(gòu)Ti02微球。
[0013]本發(fā)明包含以下有益效果:
[0014]本發(fā)明的方法創(chuàng)新之處在于，本申請?jiān)谥苽銽i02微球過程中，創(chuàng)造性性地加入過氧化氫，通過氫氟酸與過氧化氫共同作用，起到了現(xiàn)有技術(shù)中模板劑、導(dǎo)向劑等的作用，并且能夠制備出性能優(yōu)異的Ti02微球，由于模板劑、導(dǎo)向劑大多成本高，而本發(fā)明選用了低成本的氫氟酸與過氧化氫，能夠節(jié)約大量的成本，為工業(yè)化大生產(chǎn)提供了有效地基礎(chǔ)。
[0015]本發(fā)明HF的使用是為了控制Ti02晶面的選擇性暴露，提高產(chǎn)氫的活性位點(diǎn)，提高制氫性能。而H202則在反應(yīng)中分解出氣體起到模板劑或是結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑的作用，形成1102微球。
[0016]與其他技術(shù)相比，本發(fā)明的方法具有成本小、效率好，操作方便、工藝簡單，有利于進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的優(yōu)勢。制備所得的分級(jí)結(jié)構(gòu)Ti02微球，在模擬太陽光光照射下，其光分解水產(chǎn)氫速率能夠達(dá)到280 μ mol/h，具有非常好的光分解水產(chǎn)氫性能。本發(fā)明的方法制得的分級(jí)結(jié)構(gòu)打02微球具有其堆疊球狀的形貌導(dǎo)致反應(yīng)活性位點(diǎn)較多，反應(yīng)活性更高，光催化分解水產(chǎn)生氫氣量較多的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0017]圖1為實(shí)施實(shí)例1所得分級(jí)結(jié)構(gòu)Ti02微球的XRD圖；
[0018]圖2為實(shí)施實(shí)例1所得分級(jí)結(jié)構(gòu)Ti02微球的掃面電子顯微鏡圖像；
[0019]圖3為圖1的分級(jí)結(jié)構(gòu)1102微球放大掃面電子顯微鏡圖像；
[0020]圖4為實(shí)施實(shí)例1所得分級(jí)結(jié)構(gòu)Ti02微球在模擬太陽光下光解水產(chǎn)氫量與光催化反應(yīng)時(shí)間關(guān)系圖，圖中B代表分級(jí)結(jié)構(gòu)Ti02微球，C代表p25。
【具體實(shí)施方式】
[0021]【具體實(shí)施方式】一:本實(shí)施方式的一種以一步水熱法合成分級(jí)結(jié)構(gòu)1102微球的方法，它是按照以下步驟進(jìn)行的:
[0022]—、在攪拌條件下分別向氫氟酸和過氧化氫混合溶液中加入硫酸氧鈦，得到無色澄清溶液，繼續(xù)攪拌15?30min ;其中，硫酸氧鈦與氫氟酸和過氧化氫的摩爾比為2: (40?60): (5 ?15)；
[0023]二、將步驟一得到的無色澄清溶液轉(zhuǎn)移到反應(yīng)容器內(nèi)后，裝入高壓水熱釜中，放入鼓風(fēng)干燥箱中，將干燥箱的加熱溫度設(shè)置為160?200°C下反應(yīng)18?24h ;
[0024]三、將步驟二中反應(yīng)后得到的產(chǎn)物在離心機(jī)轉(zhuǎn)速為3500?4500r/min的條件下進(jìn)行離心、洗滌，離心時(shí)間為2?5min ;再將離心后的物質(zhì)經(jīng)過超聲分散，分散到去離子水中；
[0025]四、重復(fù)步驟三的操作3?5次；
[0026]五、將步驟三超聲洗滌離心后的產(chǎn)物放入鼓風(fēng)干燥箱中進(jìn)行干燥，其中，干燥條件為:鼓風(fēng)干燥箱中溫度為60?80°C，干燥時(shí)間為6?10h ;即完成所述的以一步水熱法合成分級(jí)結(jié)構(gòu)Ti02微球。
[0027]【具體實(shí)施方式】二:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:步驟一中所述的硫酸氧鈦與氫氟酸和過氧化氫的摩爾比為2: (45?60): (10?15)。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0028]【具體實(shí)施方式】三:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:步驟一中所述的硫酸氧鈦與氫氟酸和過氧化氫的摩爾比為2: (50?60): (5?10)。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0029]【具體實(shí)施方式】四:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:步驟一中所述的硫酸氧鈦與氫氟酸和過氧化氫的摩爾比為2: (45?50): (5?15)。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0030]【具體實(shí)施方式】五:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:步驟一中所述的硫酸氧鈦與氫氟酸和過氧化氫的摩爾比為2: (40?60): (10?15)。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0031]【具體實(shí)施方式】六:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:步驟一中所述的硫酸氧鈦與氫氟酸和過氧化氫的摩爾比為2:(45?60):12o其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0032]【具體實(shí)施方式】七:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:步驟一中所述的硫酸氧鈦與氫氟酸和過氧化氫的摩爾比為2:47: (5?15)。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0033]【具體實(shí)施方式】八:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:步驟一中所述的硫酸氧鈦與氫氟酸和過氧化氫的摩爾比為2:45:10ο其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0034]【具體實(shí)施方式】九:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:步驟一中所述的硫酸氧鈦與氫氟酸和過氧化氫的摩爾比為2:43:12ο其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0035]【具體實(shí)施方式】十:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:步驟一中所述的硫酸氧鈦與氫氟酸和過氧化氫的摩爾比為2:55:18ο其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0036]【具體實(shí)施方式】^^一:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:步驟二中所述的反應(yīng)容器為10?500mL反應(yīng)容器。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0037]【具體實(shí)施方式】十二:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:步驟二中所述的反應(yīng)容器為聚四氟乙烯反應(yīng)容器。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
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