基本信息
- 项目名称：
- 一种可见光活性硼氮共掺杂二氧化钛空心球催化剂及制备方法
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 本发明涉及一种可见光活性硼氮共掺杂二氧化钛空心球催化剂及制备方法。本发明以四氯化钛、硼酸和尿素为原料，利用喷雾热解法在500～700 oC温度下制备硼氮共掺杂二氧化钛空心球催化剂材料。本发明方法合成的硼氮共掺杂二氧化钛空心球纯度高，分散性好，具有很高的可见光光催化活性，特别可使用于环境污染治理领域；本发明工艺简单，条件易控，对设备要求较低，成本低廉，具有工业化生产前景
- 详细介绍：
- 自从1972年Fujishima和Honda发现TiO2 单晶电极在光的作用下不仅可分解水还可以分解其他有机物质以来，光催化氧化反应在环境治理和能源开发方面得到了普遍的关注。近年来，作为一种廉价、无毒、稳定、氧化能力强的光催化剂，TiO2成为了光催化技术领域研究的热点。但由于其能带较宽(3.2 eV)，只能利用极少量的太阳能，且光催化反应效率不高，限制了其实际应用。目前尚未见到关于硼氮共掺杂二氧化钛催化剂制备的专利报道，近几年国内关于涉及共掺杂TiO2催化剂的专利主要是制备C-Cl共掺杂、F-B共掺杂、S-F共掺杂。如将钛盐加入到醇类和碳氯化合物的有机溶剂中，采用低温非水溶胶凝胶热处理制备不同晶型的碳氯共掺杂二氧化钛催化剂（申请号为201010181285.5，公开号为CN101844084A）；采用阳极氧化法在钛片基底上生长二氧化钛纳米管，然后以化学气相沉积的方法将氟、硼共掺杂到二氧化钛纳米管层中去制备氟硼共掺杂二氧化钛纳米管薄膜光电极（申请号为200910156958.9，公开号为CN101721987A）；通过溶胶-凝胶法和浸渍沉淀-热处理法制备聚乙烯膜负载型铁、氮共掺杂二氧化钛光催化剂（申请号为200910228598.9，公开号为 CN101716531A）。本发明利用喷雾热解法制备硼氮共掺杂二氧化钛空心球催化剂材料，该材料具有很高的可见光光催化活性，在环境污染治理领域有很大的应用潜力；本发明工艺简单，条件易控，对设备要求较低，便于规模化生产。
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 本发明涉及一种可见光活性硼氮共掺杂二氧化钛空心球催化剂及制备方法。本发明以四氯化钛、硼酸和尿素为原料，利用喷雾热解法在500～700 度温度下制备硼氮共掺杂二氧化钛空心球催化剂材料。本发明方法合成的硼氮共掺杂二氧化钛空心球纯度高，分散性好，具有很高的可见光光催化活性，特别可使用于环境污染治理领域；本发明工艺简单，条件易控，对设备要求较低，成本低廉，具有工业化生产前景。
科学性、先进性
- 近年来，作为一种廉价、无毒、稳定、氧化能力强的光催化剂，TiO2成为了光催化技术领域研究的热点。但由于其能带较宽(3.2 eV)，太阳能利用率和光催化反应效率不高，限制了其实际应用。目前尚未见到关于硼氮共掺杂二氧化钛催化剂制备的专利报道，近几年国内关于涉及共掺杂TiO2催化剂的专利主要是制备C-Cl共掺杂（申请号为201010181285.5，公开号为CN101844084A）、F-B共掺杂（申请号为200910156958.9，公开号为CN101721987A）、S-F共掺杂。本发明利用喷雾热解法制备硼氮共掺杂二氧化钛空心球催化剂材料，该材料具有很高的可见光光催化活性，在环境污染治理领域有很大的应用潜力；本发明工艺简单，条件易控，对设备要求较低，便于规模化生产。
获奖情况及鉴定结果
- 本研究已申请专利并已获得批准本研究相关内容已撰写成英文文章并已被SCI收录的杂志J. Hazard. Mater.接受发表。影响因子4.0左右。
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 图纸和图片
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 本发明的目的在于提供一种采用喷雾热解法合成硼氮共掺杂二氧化钛空心球光催化材料及制备方法，该硼氮共掺杂二氧化钛材料具有很好的可见光响应光催化性能。该材料具有很高的可见光光催化活性，在环境污染治理领域有很大的应用潜力；本发明工艺简单，条件易控，对设备要求较低，便于规模化生产。
同类课题研究水平概述
- 目前尚未见到其他关于硼氮共掺杂二氧化钛催化剂制备的专利报道，近几年国内关于涉及共掺杂TiO2催化剂的专利主要是制备C-Cl共掺杂（申请号为201010181285.5，公开号为CN101844084A）、F-B共掺杂（申请号为200910156958.9，公开号为CN101721987A）、Fe-N共掺杂（申请号为200910228598.9，公开号为 CN101716531A）。国外关于B-N共掺杂的二氧化钛光催化剂最早报道是Lambert及其合作者（J. Am. Chem. Soc. 2007 129 13790–13791），.然后是Gombac（Chem.Phys. 2007 339 111–123），Ling（Appl. Surf. Sci.2008 254 3236–3241），Gopal（J. Am. Chem. Soc. 2008 130 2760–2761），和Angew （Chem. Int. Ed. 2008 47 4516–4520）。这些主要采用多部水热发和模板法，难免存在反应耗时长、条件苛刻、反应成本高等弊端。因此有必要进一步发展更加步骤简单、省时、环境友好、成本低廉的合成方法。
