[发明专利]高表面积光催化剂材料及其制造方法

说明书

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。

背景技术

由可见光活化的光催化剂(visible-light activated photocatalysts)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NO_x)。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。

发明内容

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(thin structure)，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-paralellogramatic shape)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。