高表面积光催化剂材料及其制造方法技术

本申请中记载了包含薄纳米结构的光催化材料。例如，催化材料可包含纳米结构，所述纳米结构具有光催化组合物的薄结构，其中，所述薄结构被所述光催化组合物的薄结构的呈相反侧的第一表面和第二表面所界定。所述光催化组合物可包括无机化合物，例如钛和/或锡氧化物。所述第一表面和第二表面较之薄结构的厚度或纳米结构的厚度而言可相对更大。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
由可见光活化的光催化剂(visible-lightactivatedphotocatalysts)可被部署于自清洁、空气和水净化以及很多其它应用，并且通常在部署后不需要任何不可再生的能源消耗。这是因为，光催化剂能使用可获得的环境光(例如太阳光辐照、或室内及室外照明)来分解污染物(例如染料、挥发性有机化合物和NOx)。随着无UV的室内照明(例如LED和OLED)的预期快速普及，当务之急需要找到在室内应用(例如，在家庭、公共和商业空间(尤其密闭空间，例如飞机、公共建筑物等)清洁室内空气)中部署由可见光活化的光催化剂的方法。此外，用于抗菌表面和自清洁材料的其他一些应用可在餐饮服务、交通运输、医疗保健和酒店行业中具有广泛的适用性。
技术实现思路
本申请中记载了包含薄纳米结构的光催化材料。例如，催化材料可包含纳米结构，所述纳米结构具有光催化组合物的薄结构(thinstructure)，其中，所述薄结构被所述光催化组合物的薄结构的呈相反侧的第一表面和第二表面所界定。所述光催化组合物可包括无机化合物。较之薄结构的厚度或纳米结构的厚度而言，所述第一表面和第二表面可相对更大。一些实施方式包括一种光催化材料，其包含纳米结构，所述纳米结构包含光催化组合物的薄结构，所述光催化组合物包含无机化合物，所述薄结构被所述光催化组合物的薄结构的呈相反侧的第一表面和第二表面所界定；并且，其中，所述光催化组合物的薄结构的厚度比所述第一表面的面积的平方根实质上更小。一些实施方式包括制造高表面积光催化剂(例如本文所述的光催化剂)的方法，所述方法包括：在足以引发燃烧(combustion)的温度下对包含光催化剂前体、还原剂和氧化剂的液体分散体系进行加热，其中，加热持续足以形成固体产物的时间。就任何这些光催化材料而言，在一些实施方式中，光催化组合物的薄结构是自立性的(freestanding)。本文将对这些和其他一些实施方式进行更为详细的描述。附图简述图1是对纳米结构的x方向尺寸、y方向尺寸和z方向尺寸的测定提供辅助的示意图。图2展示了下述这样的形状的理想化例子，所述形状可被描述为：以xz平面观察时基本上呈矩形、拟平面形状的和/或为曲线状或波浪状的纳米薄片型的材料。图3展示了下述这样的形状的理想化例子，所述形状可被描述为：基本上为拟平面形状的、和/或为曲线状或波浪状的纳米薄片型的材料。图4展示了具有在平面内所有角基本上均为直角的形状的理想化例子。图5是具有可以并非基本上为直角的角的拟平行四边形(pseudo-paralellogramaticshape)的理想化例子。图6展示了基本上为胶囊形状的孔的理想化例子。图7展示了实施例10的光催化剂材料的扫描电子显微镜(SEM)图像。图8展示了来自实施例11的光催化剂材料(材料A)的SEM图像。图9展示了来自实施例11的材料A的HR(高分辨率)SEM图像。图10展示了实施例10的光催化剂材料的X射线衍射(XRD)图案。图11展示了实施例1、10和比较例1的DRS比较。图12展示了有孔光催化剂的纳米片材形状和/或纳米薄片形状的材料的SEM图像(来自实施例11的材料B)。图13展示了有孔光催化剂的纳米片材形状和/或纳米薄片形状的材料的SEM图像(来自实施例11的材料B)。图14展示了有孔光催化剂材料的SEM图像(来自实施例11的材料C)。图15展示了有孔光催化剂材料的SEM图像(来自实施例11的材料C)。图16展示了有孔光催化剂材料的SEM图像(来自实施例11的材料C)。图17展示了有孔光催化剂材料的SEM图像(来自实施例11的材料C)。图18是实施例11的实验的示意图。图19是来自实施例11的材料A、B和C的XRD。专利技术详述人们对于增强光催化剂的活性水平有着持续的需求。高表面积的光催化剂可潜在地具有提高的光催化活性，甚至对于高活性材料也是如此。因此，经适宜掺杂或负载的高面积光催化剂具有活性增强的潜力。人们还需要廉价且快速地制造这些高活性、经适宜掺杂或负载的高表面积光催化剂的制造方法。光催化组合物的自立性薄结构(freestandingthinstructure)包括单独或以其自身为基础、或无需支持或附着而能够立住的结构。例如，其可包括任何并非实质性地粘附至基底的薄结构、作为粉末的一部分的薄结构、或可通过在存在光催化组合物时摇动液体或气体而分散于液体或气体中(从而该结构并不粘附至任何其他物质上)的薄结构。任何量的光催化组合物或光催化材料可为自立性薄结构。在一些实施方式中，自立性的光催化组合物的薄结构为光催化材料中的至少大约1％、至少大约5％，为光催化材料中的至少大约10％、至少大约20％、至少大约40％、至少大约50％、至少大约70％、至少大约80％、大约90％、至少大约95％、或至少大约99％。在一些实施方式中，自立性的光催化组合物的薄结构为光催化组合物中的至少大约1％、至少大约5％，为光催化组合物中的至少大约10％、至少大约20％、至少大约40％、至少大约50％、至少大约70％、至少大约80％、大约90％、至少大约95％、或至少大约99％。在一些实施方式中，光催化材料包含粉末。例如，光催化组合物中的至少大约1％、至少大约5％，光催化组合物中的至少大约10％、至少大约20％、至少大约40％、至少大约50％、至少大约70％、至少大约80％、大约90％、至少大约95％、或至少大约99％可以是粉末。在一些实施方式中，光催化材料中的至少大约1％、至少大约5％，光催化材料中的至少大约10％、至少大约20％、至少大约40％、至少大约50％、至少大约70％、至少大约80％、大约90％、至少大约95％、或至少大约99％可以是粉末。本文描述的光催化材料(下文中称为“光催化材料”)通常包括一种或更多种纳米结构，典型地，包括多种纳米结构。纳米结构包括具有纳米至微米范围的尺寸的结构。纳米结构可以占光催化组合物的相当部分，例如，纳米材料可以占光催化材料质量的至少10％、至少30％、至少50％、至少80％、至少90％或基本上全部。本文描述的纳米结构(下文中称为“纳米结构”)包含光催化组合物，和/或其由光催化组合物构成。纳米结构典型地为光催化组合物的薄结构的形式。光催化组合物的薄结构被光催化组合物的薄结构的呈相反侧的第一表面和第二表面所界定。光催化组合物的薄结构具有实质上小于第一表面的面积的平方根的厚度。典型地，薄结构的厚度与纳米结构的厚度相同。在一些实施方式中，第一表面的共本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光催化材料，包含：纳米结构，所述纳米结构包含光催化组合物的薄结构，所述光催化组合物包含无机化合物，所述薄结构被所述光催化组合物的薄结构的呈相反侧的第一表面和第二表面所界定；其中，所述光催化组合物的薄结构的厚度比所述第一表面的面积的平方根实质上更小；其中，所述光催化组合物的薄结构是自立性的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.09.06 US 14/020,6831.一种光催化材料，包含：
纳米结构，所述纳米结构包含光催化组合物的薄结构，所述光催化组合物包含无机化
合物，所述薄结构被所述光催化组合物的薄结构的呈相反侧的第一表面和第二表面所界
定；
其中，所述光催化组合物的薄结构的厚度比所述第一表面的面积的平方根实质上更
小；
其中，所述光催化组合物的薄结构是自立性的。
2.如权利要求1所述的光催化材料，其中，所述纳米结构是纳米片材形状的、纳米薄片
形状的、拟平面形状的、或带状的。
3.如前述任一项权利要求所述的光催化材料，其中，所述纳米结构的至少一部分是波
浪状的。
4.如前述任一项权利要求所述的光催化材料，其中，所述纳米结构包含从所述第一表
面穿过所述光催化组合物的薄结构到所述第二表面的孔。
5.如权利要求1～3中任一项所述的光催化材料，其中，所述纳米结构不具有从所述第
一表面穿过所述光催化组合物的薄结构到所述第二表面的孔。
6.如前述任一项权利要求所述的光催化材料，其Brunauer-Emmett-Teller(BET)比表
面积为至少30m2/g。
7.如前述任一项权利要求所述的光催化材料，其中，所述光催化组合物的薄结构的厚
度为大约10nm至大约200nm。
8.如前述任一项权利要求所述的光催化材料，其中，所述光催化组合物的薄结构的厚
度为大约10nm至大约25nm。
9.如前述任一项权利要求所述的光催化材料，其中，所述第一表面的面积的平方根是
所述光催化组合物的薄结构的厚度的至少10倍。
10.如前述任一项权利要求所述的光催化材料，其中，所述无机化合物是金属氧化物。
11.如前述任一项权利要求所述的光催化材料，其中，所述光催化组合物掺杂或负载有
碳、氮或银。
12.如前述任一项权利要求所述的光催化材料，其中，所述光催化组合物包含钛和锡的
氧化物，并且掺杂或负载有碳、氮和银。
13.如前述任一项权利要求所述的光催化材料，其中，所述光催化组合物包含基于所述
组合物的摩尔比而言大约40％至大约99％的钛。
14.如前述任一项权利要求所述的光催化材料，其中，所述光催化组合物包含基于所述
组合物的摩尔比而言大约0％至大约20％的锡。
15.如前述任一项权利要求所述的光催化材料，其中，所述光催化组合物包含基于所述
...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·萨姆班丹，R·穆克尔吉，福村卓哉，望月周，
申请(专利权)人：日东电工株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP