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一种氧化锌/二氧化钛复合微球的制备方法   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。
2018-09-19
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。
2019-01-25
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。
2021-12-10
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。
2038-09-19
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 发明专利
申请号 CN201811091169.7 申请日 2018-09-19
公开/公告号 CN109107562B 公开/公告日 2021-12-10
授权日 2021-12-10 预估到期日 2038-09-19
申请年 2018年 公开/公告年 2021年
缴费截止日
分类号 B01J23/06B01J35/08 主分类号 B01J23/06
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 6
权利要求数量 7 非专利引证数量 0
引用专利数量 4 被引证专利数量 0
非专利引证
引用专利 CN107337234A、CN103071493A、CN101759146A、CN103854865A 被引证专利
专利权维持 3 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 安庆师范大学 当前专利权人 安庆师范大学
发明人 徐志兵、李静诚、吴佳佳、张鹏飞、洪志铭 第一发明人 徐志兵
地址 安徽省安庆市宜秀区集贤北路1318号 邮编 246133
申请人数量 1 发明人数量 5
申请人所在省 安徽省 申请人所在市 安徽省安庆市
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。
合肥市浩智运专利代理事务所 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。
施兴华
摘要
本发明公开了一种氧化锌/二氧化钛复合微球的制备方法,包括以下步骤:(1)将锌盐、尿素、葡萄糖溶于水中,经搅拌分散处理充分混合获得反应混合溶液,然后置于高压釜中在130~200℃下反应2~6小时,冷却至室温后得到黑色沉淀,用去离子水洗涤后过滤,然后在50~100℃下烘干2~6小时,得到含锌离子的碳微球;(2)将碳微球、钛酸正丁酯与无水乙醇充分混合得到悬浮液,然后在搅拌下向悬浮液中缓慢滴加乙醇溶液,滴加完毕后在40~80℃的温度下继续搅拌0.5~2小时,得到含锌离子的碳微球与二氧化钛溶胶复合物;(3)将溶胶复合物经干燥后,在400~700℃下灼烧2~10小时,得到氧化锌/二氧化钛复合微球。本发明的优点在于:制备方法操作简单、适合工业化生产。
  • 摘要附图
    一种氧化锌/二氧化钛复合微球的制备方法
  • 说明书附图:图1
    一种氧化锌/二氧化钛复合微球的制备方法
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2021-12-10 授权
2 2019-01-25 实质审查的生效 IPC(主分类): B01J 23/06 专利申请号: 201811091169.7 申请日: 2018.09.19
3 2019-01-01 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。
1.一种氧化锌/二氧化钛复合微球的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将锌盐、尿素、葡萄糖溶于水中,经搅拌分散处理充分混合获得反应混合溶液,将反应混合溶液置于高压釜中在130~200℃下反应2~6小时,冷却至室温后得到黑色沉淀,将黑色沉淀用去离子水洗涤后过滤,然后在50~100℃下烘干2~6小时,得到含锌离子的碳微球;
(2)将所述含锌离子的碳微球、钛酸正丁酯与无水乙醇充分混合得到悬浮液,然后在搅拌下向所述悬浮液中缓慢滴加乙醇溶液,滴加完毕后在40~80℃的温度下继续搅拌0.5~2小时,得到含锌离子的碳微球与二氧化钛溶胶复合物;
(3)将所述含锌离子的碳微球与二氧化钛溶胶复合物经干燥后,在400~700℃下灼烧2~10小时,得到氧化锌/二氧化钛复合微球;
在步骤(1)中,锌盐、尿素、葡萄糖的质量比为1:0.5~5:2~20;
在步骤(2)中,含锌离子的碳微球、钛酸正丁酯与无水乙醇的质量比为1:0.2~2:10~
100。

2.根据权利要求1所述的氧化锌/二氧化钛复合微球的制备方法,其特征在于,在步骤(1)中,所述锌盐选自硝酸锌、醋酸锌、硫酸锌和氯化锌中的任一种或多种。

3.根据权利要求1所述的氧化锌/二氧化钛复合微球的制备方法,其特征在于,在步骤(1)中,所述反应混合溶液的体积占反应釜体积的20~80%。

4.根据权利要求1所述的氧化锌/二氧化钛复合微球的制备方法,其特征在于,在步骤(1)中,所述搅拌分散处理的时间为5~30分钟。

5.根据权利要求1所述的氧化锌/二氧化钛复合微球的制备方法,其特征在于,在步骤(2)中,所述乙醇溶液为无水乙醇与去离子水以体积比为1:1混合并用硝酸调节pH至1~3的溶液。

6.根据权利要求1所述的氧化锌/二氧化钛复合微球的制备方法,其特征在于,在步骤(2)中,所述乙醇溶液的体积为所述悬浮液体积的10~40%。

7.根据权利要求1所述的氧化锌/二氧化钛复合微球的制备方法,其特征在于,在步骤(3)中,所述干燥的温度为50~100℃,时间为4~20小时。
说明书

技术领域

[0001] 本发明涉及无机复合微球的制备领域,更具体涉及一种氧化锌/二氧化钛复合微球的制备方法。

背景技术

[0002] 二氧化钛(TiO2)、氧化锌(ZnO)等半导体材料具有较好的催化性能,近年来成为人们研究的热点,但这些半导体材料只能吸收紫外光,从而限制了它们的实际应用领域。为此,人们试图通过采用金属掺杂、复合等方法使得这些半导体材料复合,从而使其吸收波长范围红移,进而改善这些半导体材料的应用性能和范围。因此,国内外科研工作者对二氧化钛、氧化锌等复合物的制备方法进行了大量研究。但是,目前二氧化钛、氧化锌复合物的制备方法仍存在大量缺陷,比如制备过程繁琐、制备成本相对较高、难以大规模工业化生产等,不利于半导体复合物制备技术的推广应用。

发明内容

[0003] 本发明所要解决的技术问题在于提供了一种操作简单、适合大规模工业化生产的氧化锌/二氧化钛复合微球的制备方法。
[0004] 本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的:
[0005] 一种氧化锌/二氧化钛复合微球的制备方法,包括以下步骤:
[0006] (1)将锌盐、尿素、葡萄糖溶于水中,经搅拌分散处理充分混合获得反应混合溶液,将反应混合溶液置于高压釜中在130~200℃下反应2~6小时,冷却至室温后得到黑色沉淀,将黑色沉淀用去离子水洗涤后过滤,然后在50~100℃下烘干2~6小时,得到含锌离子的碳微球;
[0007] (2)将含锌离子的碳微球、钛酸正丁酯与无水乙醇充分混合得到悬浮液,然后在搅拌下向悬浮液中缓慢滴加乙醇溶液,滴加完毕后在40~80℃的温度下继续搅拌0.5~2小时,得到含锌离子的碳微球与二氧化钛溶胶复合物;
[0008] (3)将含锌离子的碳微球与二氧化钛溶胶复合物经干燥后,在400~700℃下灼烧2~10小时,得到氧化锌/二氧化钛复合微球。在此温度下灼烧,可以使含锌离子的碳微球燃烧,形成氧化锌颗粒,二氧化钛溶胶脱水形成二氧化钛颗粒。对灼烧后的氧化锌/二氧化钛复合微球采用X‑射线衍射、扫描电镜分析表明:温度较低、灼烧时间较短时,氧化锌/二氧化钛复合微球直径较小,在2~6μm之间,形成的氧化锌、二氧化钛颗粒较小,二氧化钛颗粒以锐钛矿型为主,二氧化钛晶型是锐钛矿型的复合微球催化性能较好;温度较高、灼烧时间较长时,氧化锌/二氧化钛复合微球直径较大,在4~10μm之间,形成的氧化锌、二氧化钛颗粒较大,二氧化钛颗粒以金红石型为主,二氧化钛晶型是金红石型的复合微球吸收紫外光的能力较好。
[0009] 优选地,在步骤(1)中,锌盐选自硝酸锌、醋酸锌、硫酸锌和氯化锌中的任一种或多种。
[0010] 优选地,在步骤(1)中,锌盐、尿素、葡萄糖的质量比为1:0.5~5:2~20。
[0011] 优选地,在步骤(1)中,所述反应混合溶液的体积占反应釜体积的20~80%。
[0012] 优选地,在步骤(1)中,搅拌分散处理的时间为5~30分钟。
[0013] 优选地,在步骤(2)中,含锌离子的碳微球、钛酸正丁酯与无水乙醇的质量比为1:0.2~2:10~100。
[0014] 优选地,在步骤(2)中,所述乙醇溶液为无水乙醇与去离子水以体积比为1:1混合并用硝酸调节pH至1~3的溶液。
[0015] 优选地,在步骤(2)中,所述乙醇溶液的体积为所述悬浮液体积的10~40%。
[0016] 优选地,在步骤(3)中,所述干燥的温度为50~100℃,时间为4~20小时。
[0017] 本发明相比现有技术具有以下优点:本发明可以通过一步灼烧制备带有空心结构的氧化锌/二氧化钛复合微球,克服了现有氧化锌、二氧化钛等复合物制备过程繁琐、难以大规模工业化生产等问题,具有操作简单、适合工业化生产的优点;另外,所制备的氧化锌/二氧化钛复合微球直径较小,比表面积较大,氧化锌和二氧化钛颗粒较小、催化活性高,有望在化工、环境保护等领域得到广泛的应用。

实施方案

[0019] 下面对本发明的实施例作详细说明,本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
[0020] 实施例1
[0021] 将硝酸锌、尿素、葡萄糖以质量比为1:2.5:10溶入水中,经搅拌分散处理20分钟充分混合后获得反应混合溶液,将获得反应混合溶液倒入聚四氟乙烯衬里的反应釜中,反应混合溶液占反应釜体积的60%,在烘箱内以170℃下反应4小时,冷却至室温后得到黑色沉淀,将黑色沉淀用去离子水洗涤后过滤,然后在80℃烘干4小时,得到含锌离子的碳微球;将含锌离子的碳微球、钛酸正丁酯与无水乙醇以质量比为1:1:50充分混合得到悬浮液,然后在搅拌下向悬浮液中缓慢滴加悬浮液体积30%的乙醇溶液,乙醇溶液为无水乙醇与去离子水以1:1(体积比)充分混合并用硝酸调节pH至2的溶液,滴加完毕后在60℃的温度下继续搅拌1小时,得到含锌离子的碳微球与二氧化钛溶胶复合物;将含锌离子的碳微球与二氧化钛溶胶复合物在80℃下干燥10小时,然后在500℃下灼烧6小时,得到氧化锌/二氧化钛复合微球。
[0022] 用扫描电镜观察所获的氧化锌/二氧化钛复合微球,结果如图1所示。扫描电镜分析表明:灼烧后的氧化锌/二氧化钛复合微球直径较小,在3~6μm之间,X‑射线衍射仪分析表明:灼烧后的氧化锌颗粒在20~50nm之间、二氧化钛颗粒在30~60nm之间,颗粒较小,二氧化钛颗粒为锐钛矿型为主。
[0023] 实施例2
[0024] 将醋酸锌、尿素、葡萄糖以质量比为1:5:2溶入水中,经搅拌分散处理30分钟充分混合后获得反应混合溶液,将获得反应混合溶液倒入聚四氟乙烯衬里的反应釜中,反应混合溶液占反应釜体积的20%,在烘箱内以130℃下反应6小时,冷却至室温后得到黑色沉淀,将黑色沉淀用去离子水洗涤后过滤,然后在100℃烘干2小时,得到含锌离子的碳微球;将含锌离子的碳微球、钛酸正丁酯与无水乙醇以质量比为1:0.2:80充分混合得到悬浮液,然后在搅拌下向悬浮液中缓慢滴加悬浮液体积10%的乙醇溶液,乙醇溶液为无水乙醇与去离子水以1:1(体积比)充分混合并用硝酸调节pH至1的溶液,滴加完毕后在40℃的温度下继续搅拌2小时,得到含锌离子的碳微球与二氧化钛溶胶复合物;将含锌离子的碳微球与二氧化钛溶胶复合物在50℃下干燥20小时,然后在400℃下灼烧10小时,得到氧化锌/二氧化钛复合微球。X‑射线衍射仪分析表明:灼烧后的氧化锌颗粒在6~30nm之间、二氧化钛颗粒在10~40nm之间,颗粒较小,二氧化钛颗粒晶型为锐钛矿型。
[0025] 实施例3
[0026] 将氯化锌、尿素、葡萄糖以质量比为1:0.5:20溶入水中,经搅拌分散处理5分钟充分混合后获得反应混合溶液,将获得反应混合溶液倒入聚四氟乙烯衬里的反应釜中,反应混合溶液占反应釜体积的80%,在烘箱内以200℃下反应2小时,冷却至室温后得到黑色沉淀,将黑色沉淀用去离子水洗涤后过滤,然后在50℃烘干6小时,得到含锌离子的碳微球;将含锌离子的碳微球、钛酸正丁酯与无水乙醇以质量比为1:2:10充分混合得到悬浮液,然后在搅拌下向悬浮液中缓慢滴加悬浮液体积40%的乙醇溶液,乙醇溶液为无水乙醇与去离子水以1:1(体积比)充分混合并用硝酸调节pH至3的溶液,滴加完毕后在80℃的温度下继续搅拌0.5小时,得到含锌离子的碳微球与二氧化钛溶胶复合物;将含锌离子的碳微球与二氧化钛溶胶复合物在100℃下干燥4小时,然后在700℃下灼烧2小时,得到氧化锌/二氧化钛复合微球。X‑射线衍射仪分析表明:灼烧后的氧化锌颗粒在30~60nm之间、二氧化钛颗粒在50~80nm之间,二氧化钛颗粒晶型为金红石型。
[0027] 对比例1
[0028] 以实施例1的方法制备氧化锌/二氧化钛复合微球,区别仅在于,将含锌离子的碳微球与二氧化钛溶胶复合物干燥后在380℃下灼烧12小时,这时碳微球燃烧不完全,部分氧化锌、二氧化钛未成晶体,杂质较多。
[0029] 对比例2
[0030] 以实施例2的方法制备氧化锌/二氧化钛复合微球,区别仅在于,将含锌离子的碳微球与二氧化钛溶胶复合物干燥后在750℃下灼烧1.5小时,这时可以形成氧化锌/二氧化钛复合微球,但是二氧化钛颗粒几乎全为金红石型,且氧化锌、二氧化钛颗粒很大。
[0031] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

附图说明

[0018] 图1是本发明所制备的氧化锌/二氧化钛复合微球的扫描电镜照片。
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