可见光活性催化剂粉末

技术领域

本发明涉及可见光活性催化剂粉末。

背景技术

作为代表性光催化剂物质的二氧化钛(TiO

在上述方面，以适用于室内为目的，对于能够吸收可见光线并在可见光线中具有光活性的催化剂及其制备方法进行了许多研究。但是，在许多研究事例中难以找到一贯的趋势，尤其，在实际居住条件下难以找到已验证性能的结果。

发明内容

技术问题

本发明一实例提供提高可见光响应性并具有得到进一步提高的光催化剂性能的可见光活性催化剂粉末。

技术方案

根据本发明一实例，本发明提供可见光活性催化剂粉末，上述可见光活性催化剂粉末包含复合粒子，上述复合粒子包含铂粒子以及钨氧化物粒子，上述钨氧化物粒子负载上述铂粒子，通过福格特(Voigt)函数从对于上述可见光活性催化剂粉末测定到的Pt 4f

根据本发明一实例，本发明提供可见光活性催化剂粉末的制备方法，包括：步骤(a)，向铂前体溶液混合钨氧化物粉末来准备浆料溶液后，通过向上述浆料溶液照射光来进行第一次光反应；以及步骤(b)，向上述浆料溶液添加乙醇后，通过照射光来进行第二次光反应，在上述可见光活性催化剂粉末的制备方法中，通过福格特函数从对于上述可见光活性催化剂粉末测定到的Pt 4f

发明的效果

上述可见光活性催化剂粉末具有如下效果，即，可见光响应性得到进一步提高，光催化剂效率优秀，可确保制备工序上的经济性。

附图说明

图1为本发明一实例的可见光活性催化剂粒子的示意图。

图2为示出对于从实施例1获得的可见光活性催化剂粉末测定到的Pt 4f

图3为示出对于从实施例2获得的可见光活性催化剂粉末测定到的Pt 4f

图4为示出对于从比较例1获得的可见光活性催化剂粉末测定到的Pt 4f

图5为示出对于从比较例2获得的可见光活性催化剂粉末测定到的Pt 4f

具体实施方式

以下，详细说明本发明的实例。但这仅作为示例而示出，本发明并不局限于此，本发明仅通过后述的发明要求保护范围的范畴定义。本发明的一实例提供包含复合粒子的可见光活性催化剂粉末。上述复合粒子包含铂粒子及钨氧化物粒子，上述钨氧化物粒子负载上述铂粒子。

上述可见光活性催化剂粉末可形成为上述复合粒子的集合体。

通过福格特函数从对于上述可见光活性催化剂粉末测定到的Pt4f

根据一实例，上述Pt 4f

根据一实例，与上述第一正态分布一同，可通过上述福格特函数从上述Pt 4f

作为通过福格特函数从上述Pt 4f

上述Pt 4f

上述第一正态分布与上述第二正态分布通过福格特(Voig)函数从对于上述可见光活性催化剂粉末测定到的Pt 4f

上述复合粒子可形成为在上述钨氧化物粒子的表面负载纳米大小的铂粒子的形态。

当利用下述制备方法时，上述铂粒子从铂前体还原形成。例如，当上述铂前体为氯铂酸(H

但是，上述复合粒子中一部分铂粒子也发生氧化数为+2的情况。在制备工序中，当与上述复合粒子的光催化剂产生反应时，由于铂还原不完全而生成的如Pt

图1为示意性地示出本发明一实例的复合粒子10的剖视图。

在图1中，上述复合粒子10包含钨氧化物粒子1及铂粒子2。为了便于说明，虽然在图1中未根据氧化数区分表示上述铂粒子2，但是，当氧化数不是0时或者氧化数为+2时的铂粒子与氧化数为0的铂粒子共存。

上述复合粒子10为如下物质，即，从吸收光获得的能量生成的电子和空穴通过生成如过氧化物负离子或羟基自由基等的表面活性氧来起到空气净化、除臭、抗菌作用的物质。例如，通过上述复合粒子的光活性作用生成的过氧化物负离子或羟基自由基可分解如乙醛、氨、甲醛、乙酸、总挥发性有机化合物(TVOC)等有害物质，并具有对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等细菌的抗菌作用。

上述复合粒子10不仅可被紫外线活性化，还可以被可见光线活性化，即使在室内光源下也可表现出优秀的效率，因此无需额外的紫外线供给装置。

由于氧化数为0的铂粒子在整体铂粒子中的含量较高，上述复合粒子可具有优秀的可见光活性作用。因此，上述可见光活性催化剂粉末可提高制备工序上的经济性并减少前体的浪费。另一方面，随着氧化数为0的铂粒子的含量增加，上述复合粒子的光催化剂性能也会随之提高，当分解有害气体时，可具有提高完全分解反应中间体概率的优点。即，当通过上述可见光活性催化剂粉末分解有害气体时，提高反应中间体被完全分解成水和二氧化碳(CO

上述Pt 4f

即，上述Pt 4f

通过对比上述第一正态分布的积分面积及上述第二正态分布的积分面积获得氧化数为0的铂粒子与氧化数为+2的铂粒子的质量比。在上述可见光活性催化剂粉末中，相对于上述第一正态分布的积分面积及上述第二正态分布的积分面积的总和，上述第一正态分布的积分面积的比率为85％以上，具体为90％至100％。

在上述可见光活性催化剂粉末中，铂粒子几乎全部形成为氧化数为0的铂粒子，上述Pt 4f

在通过福格特函数从上述Pt 4f

上述第一正态分布及上述第二正态分布通过0.999以上的R

上述钨氧化物粒子1为负载体，例如，可通过溶胶凝胶法或水热合成法(hydrothermal method)将其形成为球形、板形或针形的粒子，但其形状并不受限。

上述钨氧化物粒子1具有优秀的可见光活性性能。

虽然上述铂粒子2可通过光沉积法负载在上述多孔性的金属氧化物，但并不局限于此。

上述铂粒子2起到助催化剂的作用，由此从通过吸收光获得的能量中容易分离电子与空穴。

可通过如SEM图像分析的电子显微镜测定计算制备上述复合粒子10时所使用到的钨氧化物粒子1的平均直径，例如，可使用平均直径约为30纳米(nm)至500纳米(nm)。若上述钨氧化物粒子1的平均直径大于上述范围而过于大，则当向溶剂分散上述可见光催化剂粉末时，由于无法形成稳定的涂敷液，当利用上述可见光活性催化剂粉末过滤制备时，有可能并不适用于涂敷上述可见光活性催化剂粉末的工序。若上述钨氧化物粒子1的直径小于上述范围而过小，则难以稳定地负载上述铂粒子2。

上述复合粒子10的平均粒径(particle diameter)约为1微米以下，具体地，可以约为0.2微米至1微米，例如，可以约为0.4微米至0.5微米。上述复合粒子10的平均粒径可通过粒度分析器(Beckman，LS 13320)测定约4重量百分比的水分散液来获取。并且，使得上述可见光活性催化剂粒子10的最大粒径约为10微米以下。

上述可见光活性催化剂粒子10可包含100重量份的上述钨氧化物粒子1及约0.01重量份至5重量份的上述铂粒子2。以上述范围内的重量比调节它们的含量来使得上述钨氧化物粒子1通过可见光线充分生成电子和空穴，同时充分防止上述铂粒子2生成的电子和空穴的再结合，从而可有效提高光催化剂活性效率。

当上述钨氧化物粒子1的含量大于上述含量范围时，可使通过可见光线生成的电子和空穴容易再结合，它们的分离困难而难以表示充分的光催化剂活性，当上述含量范围小于上述含量范围时，由于无法充分确保从上述钨氧化物粒子1转移的电子数量，可存在光催化剂活性低下的隐患，使得上述钨氧化物粒子1的光的暴露面积减少，从而可降低光催化剂性能。

上述钨氧化物粒子1的比表面积可以约为50m

以下，具体说明本发明一实例的可见光活性催化剂粉末的制备方法。

上述可见光活性催化剂粉末的制备方法依次执行下述步骤(a)至步骤(b)。

在步骤(a)中，向铂前体溶液混合钨氧化物粉末来准备浆料溶液后，向上述浆料溶液照射光来进行第一次光反应。

在步骤(b)中，向上述浆料溶液添加乙醇后，通过照射光来进行第二次光反应。

在上述步骤(a)中，为了使反应面积最大化，将钨氧化物粉末粉碎成微单位以下的水平来准备。

用于制备上述铂前体溶液的铂前体化合物可使用如下物质，即，可通过光照射激发的电子还原成铂的物质，可无限制地使用溶解在水溶液的氯化合物，具体地，可例举二氯化铂(PtCl

例如，可将上述铂前体溶液的浓度调节成对于上述氧钨氧化物粉末的相对含量，使得相对于100重量份的氧化钨粒子，包含约0.01重量份至5重量份的铂。

应当理解的是，在进行上述步骤(a)的第一次光反应期间，从铂前体分离的铂离子附着在钨氧化物粒子的表面，在进行上述步骤(b)的第二次光反应期间，主要引起附着在上述钨氧化物粒子表面的铂离子还原的反应。

为了使最终获得的可见光活性催化剂粉末表示上述Pt 4f

为此，可通过调节多种工序条件来获得上述本发明的可见光活性催化剂粉末。以下，例示性地说明可合成上述本发明的可见光活性催化剂粉末的具体工序条件。

首先，可调节上述第一次光反应的执行时间(第一光反应时间)与上述第二次光反应的执行时间(第二次光反应时间)的比率。

上述第二次光反应以非常快的速度进行，因此并未对氧化数0的铂粒子的最终形成比率产生很大的影响，反而，当进行上述第一次光反应时，将铂粒子均匀地附着在钨氧化物粒子的表面可对氧化数0的铂粒子的最终形成比率产生影响。

因此，进行足够时间的上述第一次光反应来使得反应充分进行尤为重要。

例如，上述第一次光反应可进行4小时至24小时。

例如，上述第二次光反应可进行2小时至6小时。

在一实例中，上述第一次光反应时间大于上述第二次光反应时间，具体地，上述第一次光反应时间与上述第二次光反应时间的比可以为2:1至12:1。

并且，当通过上述光照射进行步骤(a)及步骤(b)的各个光反应时，充分搅拌上述浆料溶液尤为重要。

例如，在上述浆料溶液的内部注入如氮的非活性气体来进行光反应期间，可搅拌上述浆料溶液。

可通过上述非活性气体的注入流量、注入方法及位置顺利进行光反应。例如，向上述浆料溶液的内部注入的非活性气体的流量可以为5L/分钟至30L/分钟。

在一实例中，可使用氮作为上述非活性气体。相比于机械搅拌，当使用氮气体搅拌上述浆料溶液时，搅拌效率更为优秀，并具有可去除上述浆料溶液内的氧的附加效果。

在上述步骤(a)中，当准备上述浆料溶液时，钨氧化物粉末的浓度可以为1～10重量百分比。

在上述步骤(b)中，相对于上述浆料溶液，上述醇的添加比率可以为1～30重量百分比。

例示性地，在25℃的温度条件下，上述浆料溶液的粘度可以约为5.0cP至8.0cP。可利用博勒飞(Brookfiel)粘度计(Spindle No：61号，速度：200rpm，测定时间：30秒)测定上述浆料溶液的粘度。

例如，当进行第一次光反应时，上述光照射的强度可以约为5000lux至100000lux，当进行第二次光反应时，光照射的强度可高于上述第一次光反应的光照射强度。具体地，上述第二次光照射的强度为上述第一次光照射的强度的1倍至10倍，具体地，可以高3倍至5倍。

进行第二次光照射以后，选择性地，通过离心分离等执行催化剂回收、干燥步骤。

以下记载了本发明的实施例及比较例。但是，以下实施例仅为本发明的一实施例，以下实施例并不限定本发明。

实施例

制备向93重量百分比的水分散7重量百分比的钨粉末的溶液。通过向平均粒径为1μm氧化钨粉末分散溶液中混合作为负载原料的10重量百分比的氯铂酸(H

在25℃的温度条件下，利用博勒飞(Brookfiel)粘度计(Spindle No：61号，速度：200rpm，测定时间：30秒)测定的上述浆料溶液的粘度为6.2cP。

接着，向光反应器投入上述浆料溶液，并将气体发生器与光反应器相连接后，在进行上述第一次光照射及第二次光照射的期间，向上述浆料溶液的内部直接注入从上述气体发生器生成的氮，由此通过氮搅拌上述浆料溶液。所投入的氮的纯度为98.00％，流量为10L/分钟。

利用可见光照射装置向上述光反应器内的上述浆料溶液照射400～700nm的可见光能源来进行6小时的第一次光反应。随后，阻隔可见光照射约2分钟并添加甲醇，使得甲醇在上述浆料溶液中的比率为5重量百分比，接着，利用与上述第一次光反应相同的照射装置向上述光反应器内的上述浆料溶液照射可见光能源来进行2小时的第二次光反应，使得氧化钨粒子负载铂粒子，从而制备可见光活性光催化剂粉末。

实施例2

除进行4小时的第一次光反应并进行2小时的第二次光反应之外，利用与实施例1相同的方法制备可见光活性光催化剂粉末。

比较例1

除进行2小时的第一次光反应并进行3小时的第二次光反应之外，利用与实施例1相同的方法制备可见光活性光催化剂粉末。

比较例2

进行4小时的第一次光反应并进行2小时的第二次光反应，未向浆料溶液内直接注入氮而向光反应器内上述浆料溶液的上部投入，并对浆料溶液进行机械搅拌，除此之外，利用与实施例1相同的方法制备可见光活性光催化剂粉末。

评价

实施例1：X射线光电子能谱分析

利用X射线光电子能谱(Sigma Probe公司ESCA)从通过实施例1及比较例1、比较例2获得的可见光活性催化剂粉末中获得了Pt 4f

图2为实施例1的结果，曲线A为Pt 4f

图3为实验例2的结果，曲线A为Pt 4f

图4为比较例1的结果，曲线A为Pt 4f

图5为比较例2的结果，曲线A为Pt 4f

如下述表1所示，计算了图2至图5中的第一正态分布的积分面积与Pt 4f

表1

通过以下说明的气袋评价进行对于实施例1～实施例2及比较例1～比较例2所制备的可见光活性催化剂粉末的性能评价。

在气袋放入装有0.5g的可见光活性催化剂粉末的容器并密封后，排放剩余气体，注入3L的乙醛3ppm气体。将光源的照度设为25000lux。在二硝基苯肼(DNPH，2，4-dinitrophenylhydrazine)暗盒捕集注入前的气体和注入30分钟后的气体，并利用高效液相色谱(HPLC，high performance liquid chromatography)分析乙醛浓度，从而计算各个样品的乙醛去除性能。

评价结果如下述表2所示。

表2

以上，虽然详细说明了本发明的优选实施例，但本发明的发明要求保护范围并不限定于此，普通技术人员利用发明要求保护范围所定义的本发明基本概念进行多种变形及改变的形态均属于本发明的发明要求保护范围。

附图标记的说明

1：钨氧化物粒子；

2：铂粒子；

10：复合粒子。