[发明专利]二氧化钛光触媒及其制造方法

权利要求书

1.一种二氧化钛光触媒，其特征在于，在二氧化钛中植入过渡金属离子，形成一含有掺杂过渡金属离子的二氧化钛光触媒，令该二氧化钛光触媒可被可见光催化。

2.根据权利要求1所述的二氧化钛光触媒，其特征在于，所述植入的过渡金属离子包括由铜、镍、钒、铁所构成群族中的至少一种；所述植入的过渡金属离子剂量为10¹⁵～10¹⁶dose/cm²；所述过渡金属离子植入的方式是利用金属电浆离子植入系统完成。

3.根据权利要求1所述的二氧化钛光触媒，其特征在于，所述二氧化钛为锐钛矿相；所述二氧化钛是呈薄膜状。

4.根据权利要求1所述的二氧化钛光触媒，其特征在于，所述的二氧化钛的光触媒能隙为2.2eV～2.4eV。

5.一种如权利要求1所述的二氧化钛光触媒的制造方法，其特征在于，主要包括下列步骤：

溶胶制备，采用溶胶凝胶法，将钛金属盐溶于水或醇类溶液中，加热搅拌进行水解及缩合反应形成凝胶；

薄膜披覆，以旋转涂布法将二氧化钛在一基材上均匀涂布形成薄膜；

干燥烧结，将涂布二氧化钛薄膜的基材置入高温炉中，加热干燥以去除溶剂与多余的有机物，并令该二氧化钛形成结晶；

表面改质，以金属电浆离子植入系统，将过渡金属离子掺杂于二氧化钛的光触媒表面，降低能带间隙并延缓电子—电洞对的再结合率；

通过上述步骤制造出可吸收可见光波长范围内的光源能量的二氧化钛光触媒。

6.根据权利要求5所述二氧化钛光触媒的制造方法，其特征在于，所述基材为玻璃基材，该基材使用前先经过以下清洗程序：

将基材静置于清洁剂中，通过超声波震荡清洗一小时；

用去离子水冲洗玻璃基材，以除去清洁剂；

将基材植入乙醇溶液中，利用超声波震荡清洗一小时；

用去离子水冲洗玻璃基材，以除去乙醇溶液；

将基材植入丙酮溶液中，以超声波震荡清洗一小时；

以去离子水冲洗玻璃基材，以除去丙酮溶液；

将基材植入去离子水中，通过超声波震荡清洗一小时；

令基材保持干燥以备镀膜用。

7.根据权利要求5所述的二氧化钛光触媒的制造方法，其特征在于，所述溶胶制备步骤中，将四丁氧基钛、无水丁醇与无水乙酸混合，加热搅拌并控制温度，持续搅拌至pH值稳定而形成凝胶；所述四丁氧基钛、无水丁醇、无水乙酸的体积比例为1∶4∶4；所述加热温度控制为80℃。

8.根据权利要求5所述的二氧化钛光触媒的制造方法，其特征在于，所述薄膜披覆步骤是将2ml二氧化钛凝胶，以旋转涂布机转速控制为1500 RPM涂布于基材上，该操作时间为5分钟。

9.根据权利要求5所述的二氧化钛光触媒的制造方法，其特征在于，所述干燥烧结步骤是将高温炉以5℃/min加热升温至200℃，保持温度一小时，以去除溶剂且干燥；再以5℃/min加热至400～700℃，保持温度三小时，以去除多余有机物并形成二氧化钛结晶，最后将其降至室温并将二氧化钛研磨成粉末；所述烧结温度以500℃为最佳。

10.根据权利要求5所述的二氧化钛光触媒的制造方法，其特征在于，所述表面改质步骤是利用阴极弧源将金属激发成金属离子，再施以20kV的加速电压，将金属离子植入，达到表面改质；所述表面改质步骤植入的过渡金属离子包括由铜、镍、钒、铁所构成的群族中至少一种；所述表面改质步骤植入的金属离子剂量为10¹⁵～10¹⁶dose/cm²。