專利名稱：貴金屬稀土氧化物摻雜納米二氧化鈦改性薄膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于納米新材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種在紫外及可見光下具有催化活性的的貴金屬稀土氧化物摻雜納米二氧化鈦改性薄膜的制備方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)今納米二氧化鈦由于具有無毒、原料易得，具有較強(qiáng)的光催化性能，因而被用在光催化降解有機(jī)物、除菌以及自潔凈薄膜的制備方面得到了應(yīng)用，但是由于其以上性能只是表現(xiàn)在有小于387nm的紫外光照射的區(qū)域，而太陽光中紫外線所占比例很小(約千分之幾)，使得這類薄膜的應(yīng)用受到了極大限制。因而制備出在紫外及可見光下具有催化活性的改性光觸媒材料及薄膜已成為此領(lǐng)域科學(xué)工作者研究的熱點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種在紫外及可見光下均具有催化活性的貴金屬、稀土氧化物摻雜納米二氧化鈦改性薄膜的制備方法。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的采用稀土摻雜的改性二氧化鈦溶膠-凝膠法和硝酸銀溶液超聲噴霧熱解法相結(jié)合而制備，其中溶膠的組成為在1∶1的甲、乙醇混合溶液中含有重量百分濃度為10-20％的鈦前驅(qū)體、0.5-10％的氟化銨、0.5-12％的稀土可溶性鹽、0.001-0.01％的表面活性劑、0.5-1％的催化劑以及2-5％穩(wěn)定劑。
薄膜的制備方法按如下步驟進(jìn)行(1)、首先用鉻酸洗液和洗潔精、去離子水將玻璃或陶瓷基板洗凈，120℃烘干備用，
(2)、對(duì)玻璃基板采用10-20％的硅酸乙酯乙醇溶液，以10-20厘米/分的提拉速度，150℃加熱30分鐘，制得二氧化硅隔離層，(3)、在甲乙醇1∶1混合液中中先加入0.5-1％的催化劑，攪拌均勻后加入0.001-0.01％表面活性劑、2-5％的穩(wěn)定劑，0.5-10％的氟化銨，攪拌均勻后再加入鈦前驅(qū)體，最后加入0.5-12％的稀土可溶性鹽為鈰Ce、鐠Pr、釹Nd、釤Sm之一，攪拌均勻后，陳化24小時(shí)，得溶膠A，(4)、將硝酸銀制成含有1％硝酸的1％水溶液，避光備用，得溶液B，(5)、將已制得二氧化硅隔離層的玻璃基板或陶瓷板放置于溶液A中，浸泡2分鐘后，以10-20厘米/分鐘的提拉速度從溶膠A中提拉后，120℃蒸去溶劑，(6)、對(duì)上述蒸去溶劑的基板，加熱至150℃后，用1700KHz的超聲噴霧裝置，將溶液B以50厘米/分的移動(dòng)速度噴涂于基板上，(7)、將經(jīng)上步處理的基板放置于烘箱內(nèi)，在氮?dú)鈿夥罩幸?-10℃/分鐘的升溫速度，加熱至500℃后保溫1-2小時(shí)，即制得本發(fā)明的最終產(chǎn)品。
所述的鈦前驅(qū)體為鈦酸丁酯、鈦酸異丙酯或鈦酸乙酯。所述的表面活性劑采用吐溫-40或漢高LS-45。所述的穩(wěn)定劑采用乙酰丙酮或乙二醇。所述的催化劑采用分析純的鹽酸、冰醋酸或硝酸，其使用比例以純酸含量為0.5-1％。所述的薄膜生產(chǎn)采用的稀土可溶性鹽為鈰Ce、鐠Pr、釹Nd、釤Sm。
本發(fā)明具有如下積極效果本發(fā)明所制的薄膜在可見光下具有很強(qiáng)的催化活性，可充分利用太陽光和室內(nèi)日光燈等為光源，這類薄膜如擔(dān)載在玻璃上，可制成具有可見光催化活性的建筑玻璃，用于分解室內(nèi)裝修引起的有害氣體的污染，擔(dān)載在陶瓷制品上可除臭、用在衛(wèi)生潔具上，可抑制尿垢的生成，此外還可用于廢水處理等許多方面。解決了粉末狀光催化劑使用后的分離再生問題，且由于其制造成本低、工藝簡單，具有很大的推廣價(jià)值。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1將(2)步中制得二氧化硅隔離層的玻璃基板置于含有按(3)程序制得的含有15％鈦酸丁酯，1％分析純硝酸2％乙酰丙酮，1.0％的硝酸鈰，0.001％的漢高LS-45，0.5％的氟化銨的溶膠中浸泡2分鐘，以10厘米/分鐘的速度將基板提拉出后，放置于120℃烘箱中蒸去溶劑，然后用1700KHz的超聲噴霧裝置，將溶液B以50厘米/分的移動(dòng)速度噴涂于基板上。在氮?dú)鈿夥罩幸?-10℃/分鐘的升溫速度，加熱至500℃后保溫1-2小時(shí)。制得樣品一。
實(shí)施例2將(2)步中制得二氧化硅隔離層的玻璃基板置于含有按(3)程序制得的含有18％鈦酸丁酯，1％硝酸，3％乙酰丙酮，1.2％的硝酸鈰，0.001％的漢高LS-45，1％的氟化銨的溶膠中浸泡2分鐘，以10厘米/分鐘的速度將基板提拉出后，放置于120℃烘箱中蒸去溶劑，然后用1700KHz的超聲噴霧裝置，將溶液B以50厘米/分的移動(dòng)速度噴涂于基板上。在氮?dú)鈿夥罩幸?-10℃/分鐘的升溫速度，加熱至500℃后保溫1-2小時(shí)。制得樣品二。
實(shí)施例3將(2)步中制得二氧化硅隔離層的玻璃基板置于含有按(3)程序制得的含有20％鈦酸丁酯，1％分析純硝酸，3％乙酰丙酮，1.5％的硝酸鈰，0.001％的漢高LS-45，5％的氟化銨的溶膠中浸泡2分鐘，以10厘米/分鐘的速度將基板提拉出后，放置于120℃烘箱中蒸去溶劑，然后用1700KHz的超聲噴霧裝置，將溶液B以50厘米/分的移動(dòng)速度噴涂于基板上。在氮?dú)鈿夥罩幸?-10℃/分鐘的升溫速度，加熱至500℃后保溫1-2小時(shí)。制得樣品三。
實(shí)施例4將(2)步中制得二氧化硅隔離層的玻璃基板置于含有按(3)程序制得的含有25％鈦酸丁酯，1％分析純硝酸，3％乙酰丙酮，2.0％的硝酸鈰，0.001％的漢高LS-45，10％的氟化銨的溶膠中浸泡2分鐘，以10厘米/分鐘的速度將基板提拉出后，放置于120℃烘箱中蒸去溶劑，然后用1700KHz的超聲噴霧裝置，將溶液B以50厘米/分的移動(dòng)速度噴涂于基板上。在氮?dú)鈿夥罩幸?-10℃/分鐘的升溫速度，加熱至500℃后保溫1-2小時(shí)。制得樣品四。
實(shí)施例5將(2)步中制得二氧化硅隔離層的玻璃基板置于含有按(3)程序制得的含有15％鈦酸丁酯，1％分析純硝酸，3％乙酰丙酮，0.001％的漢高LS-45，溶膠中浸泡2分鐘，以12厘米/分鐘的速度將基板提拉出后，放置于120℃烘箱中蒸去溶劑，在氮?dú)鈿夥罩幸?-10℃/分鐘的升溫速度，加熱至500℃后保溫1-2小時(shí)。
制得樣品五作對(duì)照參比樣品性能測試用上海產(chǎn)Unico紫外-可見分光光度計(jì)，在520nm以去離子水為空白對(duì)樣品催化活性進(jìn)行測試將樣品一至五用玻璃刀劃成2×4cm的玻片，置于培養(yǎng)皿中分別加入10毫升10毫克/升的甲基橙溶液，在太陽光下照射2小時(shí)后，在520nm測得甲基橙降解率為下表所示

權(quán)利要求
1.一種貴金屬稀土氧化物摻雜納米二氧化鈦改性薄膜的制備方法，其特征在于采用稀土摻雜的改性二氧化鈦溶膠-凝膠法和硝酸銀溶液超聲噴霧熱解法相結(jié)合而制備，其中溶膠的組成為在1∶1的甲、乙醇混合溶液中含有重量百分濃度為10-20％的鈦前驅(qū)體、0.5-10％的氟化銨、0.5-12％的稀土可溶性鹽、0.001-0.01％的表面活性劑、0.5-1％的催化劑以及2-5％穩(wěn)定劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種貴金屬稀土氧化物摻雜納米二氧化鈦改性薄膜的制備方法，其特征在于薄膜的制備方法按如下步驟進(jìn)行(1)、首先用鉻酸洗液和洗潔精、去離子水將玻璃或陶瓷基板洗凈，120℃烘干備用，(2)、對(duì)玻璃基板采用10-20％的硅酸乙酯乙醇溶液，以10-20厘米/分的提拉速度，150℃加熱30分鐘，制得二氧化硅隔離層，(3)、在甲乙醇1∶1混合液中中先加入0.5-1％的催化劑，攪拌均勻后加入0.001-0.01％表面活性劑、2-5％的穩(wěn)定劑，0.5-10％的氟化銨，攪拌均勻后再加入鈦前驅(qū)體，最后加入0.5-12％的稀土可溶性鹽為鈰Ce、鐠Pr、釹Nd、釤Sm之一，攪拌均勻后，陳化24小時(shí)，得溶膠A，(4)、將硝酸銀制成含有1％硝酸的1％水溶液，避光備用，得溶液B，(5)、將已制得二氧化硅隔離層的玻璃基板或陶瓷板放置于溶液A中，浸泡2分鐘后，以10-20厘米/分鐘的提拉速度從溶膠A中提拉后，120℃蒸去溶劑，(6)、對(duì)上述蒸去溶劑的基板，加熱至150℃后，用1700KHz的超聲噴霧裝置，將溶液B以50厘米/分的移動(dòng)速度噴涂于基板上，(7)、將經(jīng)上步處理的基板放置于烘箱內(nèi)，在氮?dú)鈿夥罩幸?-10℃/分鐘的升溫速度，加熱至500℃后保溫1-2小時(shí)，即制得本發(fā)明的最終產(chǎn)品。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種貴金屬稀土氧化物摻雜納米二氧化鈦改性薄膜的制備方法，其特征在于所述的鈦前驅(qū)體為鈦酸丁酯、鈦酸異丙酯或鈦酸乙酯。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種貴金屬稀土氧化物摻雜納米二氧化鈦改性薄膜的制備方法，其特征在于所述的表面活性劑采用吐溫-40或漢高LS-45。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種貴金屬稀土氧化物摻雜納米二氧化鈦改性薄膜的制備方法，其特征在于所述的穩(wěn)定劑采用乙酰丙酮或乙二醇。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種貴金屬稀土氧化物摻雜納米二氧化鈦改性薄膜的制備方法，其特征在于所述的催化劑采用分析純的鹽酸、冰醋酸或硝酸，其使用比例以純酸含量為0.5-1％。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種貴金屬稀土氧化物摻雜納米二氧化鈦改性薄膜的制備方法，其特征在于所述的薄膜生產(chǎn)采用的稀土可溶性鹽為鈰Ce、鐠Pr、釹Nd、釤Sm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在紫外及可見光下具有催化活性的貴金屬稀土氧化物摻雜納米二氧化鈦改性薄膜的制備方法，采用稀土摻雜的改性二氧化鈦溶膠－凝膠法和硝酸銀溶液超聲噴霧熱解法相結(jié)合而制備，其中溶膠的組成為在1∶1的甲、乙醇混合溶液中含有重量百分濃度為10－20％的鈦前驅(qū)體、0.5－10％的氟化銨、0.5－12％的稀土可溶性鹽、0.001－0.01％的表面活性劑、0.5－1％的催化劑以及2－5％穩(wěn)定劑，所制薄膜在可見光下具有很強(qiáng)的催化活性，可利用太陽光和室內(nèi)日光燈為光源，薄膜如擔(dān)載在玻璃上，可制成具有可見光催化活性的建筑玻璃，用于分解室內(nèi)裝修引起的有害氣體的污染，擔(dān)載在陶瓷制品上可除臭、用在衛(wèi)生潔具上，可抑制尿垢的生成，解決了粉末狀光催化劑使用后的分離再生問題，且由于其制造成本低、工藝簡單。
文檔編號(hào)B05D7/24GK1657186SQ20051001743
公開日2005年8月24日 申請(qǐng)日期2005年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月21日
發(fā)明者付飄敏, 高重禮 申請(qǐng)人:付飄敏