微球的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種合成分級結構Ti02微球的方法。
【背景技術】
[0002]當今世界困擾人類的兩大難題分別是環境污染與能源危機問題。由于現在化石燃料大量消耗導致其面臨即將枯竭的嚴峻問題，同時因化石燃料燃燒會引發一系列環境污染問題，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，使得開發利用太陽能光催化分解水產氫在當今社會極具發展潛力。
[0003]近年來，光催化分解水產氫憑借其可以利用太陽光、成本低以及環境友好的特點，已經成為一種具有很大發展前景的途徑。而Ti02因其具有生物及化學惰性，強氧化力，無毒及不易發生光與化學腐蝕等優點得到了最為廣泛的應用。1102具有光催化產氫最早源于Fujishima等的光催化分解水實驗，隨著世界各地的能源和環境的意識不斷增強，開發Ti02光催化產氫技術已經成為制氫技術研究中的重點工作。
[0004]然而，光生電子與空穴高復合率限制了 Ti02光催化分解水產氫的效率。同時銳鈦礦相的^^(^本身帶隙能較大(3.2eV)，不能被可見光激發而只能被紫外光(X〈380nm)激發。然而太陽光中紫外光的含量不足5%，這極大地限制了 1102的應用。現在科研工作中已經可以擴大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，與窄禁帶的半導體進行復合成異質結等。
[0005]而現有技術中，制備Ti02微球大多使用模板劑、導向劑等進行輔助制備Ti02微球，并且，使用貴金屬鹽等，增加了制備成本。并且，現有文獻報道中，僅有采用氫氟酸一種物質的，并沒有氫氟酸和過氧化氫共同使用，制備Ti02微球的相關報道。

【發明內容】

[0006]本發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結構Ti02微球的方法。
[0007]本發明的一種以一步水熱法合成分級結構Ti02微球的方法，它是按照以下步驟進行的:
[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移到反應容器內后，裝入高壓水熱釜中，放入鼓風干燥箱中，將干燥箱的加熱溫度設置為160?200°C下反應18?24h ;
[0010]三、將步驟二中反應后得到的產物在離心機轉速為3500?4500r/min的條件下進行離心、洗滌，離心時間為2?5min ;再將離心后的物質經過超聲分散，分散到去離子水中；
[0011 ] 四、重復步驟三的操作3?5次；
[0012]五、將步驟三超聲洗滌離心后的產物放入鼓風干燥箱中進行干燥，其中，干燥條件為:鼓風干燥箱中溫度為60?80°C，干燥時間為6?10h ;即完成所述的以一步水熱法合成分級結構Ti02微球。
[0013]本發明包含以下有益效果:
[0014]本發明的方法創新之處在于，本申請在制備Ti02微球過程中，創造性性地加入過氧化氫，通過氫氟酸與過氧化氫共同作用，起到了現有技術中模板劑、導向劑等的作用，并且能夠制備出性能優異的Ti02微球，由于模板劑、導向劑大多成本高，而本發明選用了低成本的氫氟酸與過氧化氫，能夠節約大量的成本，為工業化大生產提供了有效地基礎。
[0015]本發明HF的使用是為了控制Ti02晶面的選擇性暴露，提高產氫的活性位點，提高制氫性能。而H202則在反應中分解出氣體起到模板劑或是結構導向劑的作用，形成1102微球。
[0016]與其他技術相比，本發明的方法具有成本小、效率好，操作方便、工藝簡單，有利于進一步實現工業化生產的優勢。制備所得的分級結構Ti02微球，在模擬太陽光光照射下，其光分解水產氫速率能夠達到280 μ mol/h，具有非常好的光分解水產氫性能。本發明的方法制得的分級結構打02微球具有其堆疊球狀的形貌導致反應活性位點較多，反應活性更高，光催化分解水產生氫氣量較多的優點。
【附圖說明】
[0017]圖1為實施實例1所得分級結構Ti02微球的XRD圖；
[0018]圖2為實施實例1所得分級結構Ti02微球的掃面電子顯微鏡圖像；
[0019]圖3為圖1的分級結構1102微球放大掃面電子顯微鏡圖像；
[0020]圖4為實施實例1所得分級結構Ti02微球在模擬太陽光下光解水產氫量與光催化反應時間關系圖，圖中B代表分級結構Ti02微球，C代表p25。
【具體實施方式】
[0021]【具體實施方式】一:本實施方式的一種以一步水熱法合成分級結構1102微球的方法，它是按照以下步驟進行的:
[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移到反應容器內后，裝入高壓水熱釜中，放入鼓風干燥箱中，將干燥箱的加熱溫度設置為160?200°C下反應18?24h ;
[0024]三、將步驟二中反應后得到的產物在離心機轉速為3500?4500r/min的條件下進行離心、洗滌，離心時間為2?5min ;再將離心后的物質經過超聲分散，分散到去離子水中；
[0025]四、重復步驟三的操作3?5次；
[0026]五、將步驟三超聲洗滌離心后的產物放入鼓風干燥箱中進行干燥，其中，干燥條件為:鼓風干燥箱中溫度為60?80°C，干燥時間為6?10h ;即完成所述的以一步水熱法合成分級結構Ti02微球。
[0027]【具體實施方式】二:本實施方式與【具體實施方式】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【具體實施方式】一相同。
[0028]【具體實施方式】三:本實施方式與【具體實施方式】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【具體實施方式】一相同。
[0029]【具體實施方式】四:本實施方式與【具體實施方式】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【具體實施方式】一相同。
[0030]【具體實施方式】五:本實施方式與【具體實施方式】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【具體實施方式】一相同。
[0031]【具體實施方式】六:本實施方式與【具體實施方式】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【具體實施方式】一相同。
[0032]【具體實施方式】七:本實施方式與【具體實施方式】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【具體實施方式】一相同。
[0033]【具體實施方式】八:本實施方式與【具體實施方式】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【具體實施方式】一相同。
[0034]【具體實施方式】九:本實施方式與【具體實施方式】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【具體實施方式】一相同。
[0035]【具體實施方式】十:本實施方式與【具體實施方式】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【具體實施方式】一相同。
[0036]【具體實施方式】^^一:本實施方式與【具體實施方式】一不同的是:步驟二中所述的反應容器為10?500mL反應容器。其它與【具體實施方式】一相同。
[0037]【具體實施方式】十二:本實施方式與【具體實施方式】一不同的是:步驟二中所述的反應容器為聚四氟乙烯反應容器。其它與【具體實施方式】一相同。
[0038]