[发明专利]一种球形五氧化二钽的制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明属于光催化材料技术领域，具体涉及一种球形五氧化二钽的制备方法。

背景技术

五氧化二钽(Ta₂O₅)广泛应用于动态随机访问存储器、中间绝缘体、原子开关、抗反射薄膜涂层、气体感应器、光催化剂中。Ta₂O₅具有独特的物理化学性质：介电常数高、折射系数高、高温压电性能、光电性能出色以及化学稳定性和热稳定性好。Ta₂O₅具有合适的价带和导带的位置，因此是制氢的优良的光催化剂。

球形结构因其可以多次反射入射光而可以有效地提升入射光的利用率。迄今为止，制备纳米Ta₂O₅球状粉体的方法有报道的甚少，而且这些已报道的方法如溶胶-凝胶方法等操作步骤较繁琐、制备周期长，涉及废液排放。新颖简便的制备球状纳米Ta₂O₅的方法是其应用的前提。

发明内容

本发明目的是提供一种简单的、无废液排放的制备纳米球形Ta₂O₅粉体的方法。

本发明的另一目的是提供了上述方法制备的纳米球形Ta₂O₅粉体的应用。

本发明利用有机物可以燃烧生成水可以促进有机物水解的特点，提出一种直接制备球形Ta₂O₅的新方法。以乙醇钽为原料，先配置含有一定量的乙醇钽溶液（溶剂选择：甲醇，乙醇，丙醇等），然后明火点燃，溶液燃烧的过程中产生水和CO₂，乙醇钽与产生的水在界面发生水解反应，随着燃烧过程的进行，不断在界面产生Ta₂O₅，最终溶液完全燃烧而消失，形成Ta₂O₅球状粉体材料。

优选地，本发明中控制溶剂与乙醇钽的体积比为5：1 ~15：1。

优选地，本发明中涉及的溶剂为最常见乙醇，甲醇，丙醇等。

实验表明，在紫外-可见光照射下，本发明所制备的纳米球形Ta₂O₅粉末具有光催化活性，可用于光催化降解有机污染物；或者用于光催化制氢。

实验表明，本发明所制备的纳米球形Ta₂O₅粉末可应用于制备染料敏化太阳能电池光阳极。

本发明所提供的纳米Ta₂O₅的制备技术，与现有技术相比，具有以下优点：本发明方法非常简单，无需特殊设备，无任何废液产生，能实现生产过程的节能减排。

附图说明

图1为本发明制备Ta₂O₅制备过程示意图。其中，a表示溶液，b表示燃烧后得到的Ta₂O₅粉体。

图2 本发明制备的Ta₂O₅和商品Ta₂O₅ (曲线a)的XRD比较。 其中，图2(I)是直接燃烧得到的粉体，图2(II)是800°C退火处理后得到的粉体；无水乙醇/乙醇钽的体积比为5:1(曲线b), 10:1 (曲线c)和 15:1(曲线d)。

图3 本发明制备的Ta₂O₅的 SEM图。其中，无水乙醇/乙醇钽的体积比为5:1(a), 10:1(b) 和15:1(c) 。

图4本发明制备的Ta₂O₅和商品Ta₂O₅ (曲线b)的紫外-可见漫反射光谱，制备Ta₂O₅样品时无水乙醇/乙醇钽的体积比为10:1(曲线a) 。

图5本发明制备的Ta₂O₅和商品Ta₂O₅ (曲线b)样品的光催化降解亚甲基蓝吸收图，制备Ta₂O₅样品时无水乙醇/乙醇钽的体积比为10:1(曲线a)。其中， 横坐标为光催化反应时间，纵坐标为亚甲基蓝降解程度。