專利名稱：三維孔道相互連通的納米結晶介孔光催化劑及其制備方法
技術領域：
本發明屬無機先進材料和水中污染物去除技術領域。具體涉及一種具有不同組成、三維孔道相互連通、大孔徑、高比表面積、高性能、納米結晶介孔氧化物光催化劑及其制備方法。
背景技術：
高度有序、兩維六方結構、直孔道、大孔徑、高比表面積、納米復合介孔XTiO2 -ySi02 [x/y (摩爾比)=(99 - I) / (I - 99)]材料由TiO2納米晶粒與無定形SiO2納米顆粒組成，TiO2納米晶粒與SiO2納米顆粒在骨架內相互連接、相間共存，形成一種非常獨特的介孔骨架結構。其大孔徑可使反應物以及產物分子在反應前后容易擴散進出，高比表面積可提供更多的吸附與光催化活性中心，因此大幅提高了 TiO2光催化降解有機污染物(如陽、陰離子染料，藻毒素等)的效率。但兩維六方排列、平行的直孔道互不相通，每條孔道只在 兩端有孔口，反應物分子只能從孔道兩端的孔口進入、在孔道內須經較長距離才能到達孔道深處的內表面；在孔道深處的產物分子必須長距離擴散方可從兩端的出口離開孔道。這在較大程度上影響了內表面性能的充分發揮、以及光催化效率的進一步提高。如果在確保原介孔骨架結構免遭破壞的前提下，將孔壁內的無定形SiO2納米顆粒部分或全部刻蝕掉、可在孔壁上造出無數新孔。這些新孔既為原孔道添加了無數“窗口”，又將原平行、互不相通的直孔道相互連通，形成孔道三維高度相互連通結構。這樣，反應物分子可從無數“窗口 ”和孔口同時進入孔道、在孔道內經很短距離便可快速到達內表面、或進入其它孔道；孔道內的產物分子同樣只需通過很短距離便可到達各“窗口”與孔口、并快速離開孔道。從而，可極大地提高內表面的利用率、光催化與催化效率、以及傳感、光電轉化等方面的性能。對于高度有序、兩維六方結構、直孔道、大孔徑、高比表面積XNb2O5 - ySi02、XTa2O5 - ySi02、XZrO2 - ySi02 [x/y = (99 - I) / (I - 99)]等納米復合介孔材料,它們與介孔XTiO2 - ySi02的情況類似，通過刻蝕其孔壁內SiO2納米顆粒、在孔壁上造出無數新孔、使原平行、互不相通的直孔道相互連通，形成三維孔道高度相互連通結構、及無數向外的“窗口”，同樣可以極大地提高這些材料的吸附、光催化、催化、傳感、光電轉化等方面的性能。目前，國內外對這方面的研究尚未見報道。
發明內容
本發明的目的是提供一種三維孔道相互連通、大孔徑、高比表面積、高性能、納米結晶介孔氧化物光催化劑及其制備方法。三維相互連通的孔道可使染料、藻毒素等污染物分子從無數“窗口”與孔口同時進入、在孔道內經很短距離快速到達更多吸附與光催化活性中心；孔道內的產物分子同樣只需通過很短距離便可從無數“窗口”與孔口快速離開孔道。從而極大地提高內表面的利用率、以及光催化效率，達到更加快速、高效去除水中污染物的目的。
本發明提出的三維孔道相互連通的納米結晶介孔光催化劑由兩維六方結構、直孔道、大孔徑納米復合介孔氧化物材料在NaOH溶液中通過刻蝕其孔壁內無定形SiO2納米顆粒制備得到；介孔光催化劑在保持原有介孔骨架結構的同時，在孔壁上形成無數新孔，新孔將原平行、互不相通的直孔道相互連通；其孔徑范圍為I - 20 nm, BET比表面積為80 - 900 m2/g，熱穩定性高于400 V ;所述介孔光催化劑的形貌為粉體，骨架呈納米結晶或高納米結晶狀態；介孔光催化劑為單一組分的介孔氧化物、兩種及兩種以上組分的復合介孔氧化物。本發明中，所述單一組分的介孔光催化劑如氧化鈦、氧化鈮、氧化鉭、氧化鋯等；兩種及兩種以上組分的復合介孔氧化物為氧化鈦硅、氧化鈮硅、氧化鉭硅、氧化鋯硅、氧化鈦銀、氧化鈦鉭、氧化鈦錯、氧化鈦招、氧化銀鉭、氧化銀錯、氧化銀招、氧化鉭錯、氧化鉭招、氧化鋯鋁、氧化鈦鈮-氧化硅、氧化鈦鉭-氧化硅、氧化鈦鋯-氧化硅、氧化鈦鋁-氧化硅、氧化鈮鉭-氧化硅、氧化鈮鋯-氧化硅、氧化鈮鋁-氧化硅、氧化鉭鋯-氧化硅、氧化鉭鋁-氧化娃、氧化錯招-氧化娃、氧化鈦銀鉭、氧化鈦銀錯、氧化鈦銀招、氧化鈦鉭錯、氧化鈦鉭招、氧化鈦錯招、氧化銀鉭錯、氧化銀鉭招、氧化銀錯招、氧化鉭錯招、氧化鈦銀鉭-氧化娃、氧化鈦鈮鋯-氧化硅、氧化鈦鈮鋁-氧化硅、氧化鈦鉭鋯-氧化硅、氧化鈦鉭鋁-氧化硅、氧化 鈦錯招-氧化娃、氧化銀鉭錯-氧化娃、氧化銀鉭招-氧化娃、氧化銀錯招-氧化娃、氧化鉭錯招-氧化娃、氧化鈦銀鉭錯、氧化鈦銀鉭招、氧化鈦銀錯招、氧化鈦鉭錯招、氧化銀鉭錯招、氧化鈦銀鉭錯-氧化娃、氧化鈦銀鉭招-氧化娃、氧化鈦銀錯招-氧化娃、氧化鈦鉭錯招-氧化娃、氧化銀鉭錯招-氧化娃、氧化鈦銀鉭錯招、氧化鈦銀鉭錯招-氧化娃等。本發明提供的上述三維孔道相互連通的納米結晶介孔光催化劑的制備方法，包括研究原介孔氧化物孔壁內無定形SiO2的含量，孔壁晶化溫度與時間，NaOH溶液濃度，固-液t匕，NaOH溶液處理溫度、時間與次數等制備條件。本發明提供的一種三維孔道相互連通的納米結晶介孔光催化劑的制備方法，具體步驟如下
(I)先制備兩維六方結構、直孔道、大孔徑納米復合介孔氧化物材料[根據發明專利中的方法制備，專利號ZL 2006 I 0117298. X]，將其研磨成細粉。
其中SiO2的摩爾百分含量為I - 99%，晶化溫度為400 - 950 °C，晶化時間為2 - 24小時。在晶化過程中，孔壁(或骨架)上無定形金屬氧化物轉變為納米晶粒并與無定形SiO2納米顆粒分相、形成納米復合介孔氧化物材料。調節骨架內SiO2的含量、孔壁晶化溫度與時間，可獲得大小不同的SiO2納米顆粒、以及SiO2顆粒密度不同的孔壁。(2)將步驟(I)所得細粉用NaOH溶液處理，離心分離，然后用NaOH溶液繼續處理得到的固體，離心分離，重復此操作，直至SiO2大部分或完全被刻蝕，將得到的固體用去離子水洗滌；
在此過程中孔壁內無定形SiO2納米顆粒與NaOH反應逐漸被刻蝕，同時納米晶粒金屬氧化物不被刻蝕；這樣，孔壁上形成無數納米洞或空穴，其走向隨機；隨著刻蝕進行，這些洞或空穴穿透孔壁，將原兩維六方排列、平行的、互不相通的直孔道相互連通，隨著反應時間延長以及NaOH溶液處理次數增多，孔壁內SiO2納米顆粒被刻蝕程度升高，骨架上納米孔或洞的尺寸及數目也增大、增多，直至骨架內SiO2納米顆粒大部分或全部被刻蝕，形成三維孔道高度相互連通結構。此過程稱為“孔道三維相互連通過程”。(3)將步驟(2)中得到的洗滌潔凈的固體經干燥、活化處理，即得所需的三維孔道高度相互連通的納米結晶介孔氧化物材料。
本發明中，步驟(I)中，所得到的兩維六方結構、直孔道、大孔徑納米復合介孔氧化物為氧化鈦硅、氧化鈮硅、氧化鉭硅、氧化鋯硅、氧化鈦鈮與氧化硅、氧化鈦鉭與氧化硅、氧化鈦鋯與氧化硅、氧化鈦鋁與氧化硅、氧化鈮鉭與氧化硅、氧化鈮鋯與氧化硅、氧化鈮鋁與氧化硅、氧化鉭鋯與氧化硅、氧化鉭鋁與氧化硅、氧化鋯鋁與氧化硅、氧化鈦鈮鉭與氧化硅、氧化鈦鈮鋯與氧化硅、氧化鈦鈮鋁與氧化硅、氧化鈦鉭鋯與氧化硅、氧化鈦鉭鋁與氧化硅、氧化鈦鋯鋁與氧化硅、氧化鈮鉭鋯與氧化硅、氧化鈮鉭鋁與氧化硅、氧化鈮鋯鋁與氧化娃、氧化鉭錯招與氧化娃、氧化鈦銀鉭錯與氧化娃、氧化鈦銀鉭招與氧化娃、氧化鈦銀錯招與氧化硅、氧化鈦鉭鋯鋁與氧化硅、氧化鈮鉭鋯鋁與氧化硅、氧化鈦鈮鉭鋯鋁與氧化硅等。本發明中，步驟(I)中，制備的兩維六方結構、直孔道、大孔徑納米復合介孔氧化物材料中，SiO2的摩爾百分含量為I - 99% ;在復合介孔氧化物中，金屬氧化物之間的相互比例可任意調變；
本發明中，步驟(2)中，用NaOH溶液進行處理的方法為在磁力攪拌下于密閉容器內每次于5 - 100 °〇連續攪拌O. 5 - 24小時，其中所用NaOH溶液濃度為O. 05 - 10 M，固-液比為I g : 2 - 500 mL ;NaOH溶液處理次數為1 - 10次，每次采用的NaOH溶液濃度、體積、處 理溫度與時間隨SiO2被刻蝕程度、以及所需光催化劑的性能要求而調變；
本發明中，步驟(2)中，用去離子水洗滌固體的次數為2-10次；固-液比為I g :5 - 400 mL ;在攪拌下每次于密閉容器內在10 - 100 °C洗滌O. 5 - 20小時；
本發明中，步驟(3)中，干燥、活化的步驟為將步驟(2)得到的固體置于管式爐或馬福爐內，先于80 - 120 °C干燥4-20小時，接著再于250 - 350 °C活化2-24小時；
本發明中，三維孔道相互連通的納米結晶介孔光催化劑在光催化降解陽離子染料、陰離子染料中的應用。本發明中，三維孔道相互連通的納米結晶介孔光催化劑在光催化降解藻毒素中的應用。本發明中，在室溫及紫外光照射下，獲得的三維孔道高度相互連通介孔材料于液相中降解陽離子染料、陰離子染料的性能是原相應的兩維六方結構、直孔道納米復合介孔材料的2 - 10倍；降解藻毒素的性能是原相應的兩維六方結構、直孔道納米復合介孔材料的I. 3-6倍。本發明制備方法簡單、易操作。本發明的介孔氧化物材料優點在于孔道三維相互連通，孔徑大，比表面積高，(高)納米結晶，骨架組成可調。這些優點可使污染物分子從無數“窗口”與孔口同時進入孔道、并在孔道內經很短距離快速到達更多吸附與光催化活性中心；同時，孔道內的產物分子通過無數“窗口”與孔口快速離開反應場所，可極大地提高內表面利用率、以及光催化效率等。具有優異的吸附、光催化、催化、傳感、光電轉化等性能，可用于吸附、吸附-分離、光催化(具體包括染料和藻毒素的光催化降解，空氣中有害氣體處理、凈化空氣，污水處理，水分解制取氫氣和氧氣等)、催化、傳感、光電轉化(包括太陽能轉化)等多種領域。
具體實施例方式以下實施例用來說明本發明，但不限制本發明申請請求保護的范圍。實施例I高度有序、兩維六方結構、直孔道、大孔徑納米復合介孔氧化鈦娃[xTi02 - ySi02, x/y(摩爾比)=(95 - 60)/(5 - 40)]的合成將I克P123模板劑溶于10-30克乙醇中，攪拌2 - 4小時。加入O. 0095 - O. 0060摩爾鈦酸乙酯或鈦酸異丙酯或鈦酸丁酯，O. 0005 - O. 0040摩爾正硅酸乙酯以及O. 02 - 8克硫酸或硝酸或鹽酸，繼續攪拌I - 3小時。將反應母液轉移至培養皿中，于80 - 100%相對濕度和60 - 80 °C下揮發至干。2-5天后，將其轉移至90 - 100 °C的烘箱內烘干，之后將其置于管式爐或馬福爐內，先于350 °C焙燒6小時，接著再于450 - 900 °C晶化2-20小時即得一系列所需材料。高度有序、兩維六方結構、直孔道、大孔徑納米復合介孔氧化銀娃UNb2O5 - ySi02)、氧化鉭娃(xTa205 - ySi02)、氧化錯娃(XZrO2 - ySi02)，[x/y = (95 - 60)/(5 - 40)]的合成同上。孔徑為3 - 14 nm, BET 比表面積為70 - 450 m2/g。三維孔道相互連通介孔氧化鈦的制備將I克上述合成的高度有序、兩維六方結構、直孔道、大孔徑納米復合介孔氧化鈦硅(XTiO2 - ySi02)浸入2 - 500 mL、0. 05-6 M的NaOH溶液中、于5 - 100 °C下攪拌O. 5 - 20小時；離心分離，將固體再次浸入2 - 500 mL、 0.05-6 M的NaOH溶液中，于5- 100°C下繼續攪拌O. 5-20小時；重復此操作，并根據孔壁內SiO2的含量調節NaOH溶液濃度、固-液比、處理溫度與時間，直至SiO2完全被刻蝕。然后將上述處理后的固體在攪拌下于10 - 100 1用去離子水洗滌O. 5 - 20小時(固-液比為
Ig 5 - 400 mL)，離心分離，重復上述洗滌過程，直至將其洗潔凈。再將洗后的固體置于管式爐或馬福爐內，先于80 - 120°C干燥4 - 20小時，接著再于250 - 300 °C活化2-24小時，即得所需介孔材料。三維孔道相互連通介孔氧化鈮、氧化鉭、氧化鋯的制備同上。孔徑為2 - 16 nm, BET 比表面積為80 - 700 m2/g。性能測試
光催化降解陽離子、陰離子染料的方法為將粉狀固體與染料水溶液分別置于特制的 石英反應器內(固-液比為I g 10 - 2000 mL ;染料濃度為O. I X 1(Γ5Μ - 10 X 10_4M)，在室溫下，先于暗處劇烈攪拌20 - 100分鐘，接著在紫外光照射下劇烈攪拌5 - 600分鐘，每隔一定時間取定量樣品，離心分離，表征上清液中染料含量，評價材料的吸附與光催化降解性能。其中陽離子染料為堿性嫩黃O (Auramine O)、天青II (Azure II)、堿性品紅(Basic fuchsin)、燦爛綠(Brilliant green)、結晶紫(Crystal violet)、孔雀石綠(Malachite green chloride)、亞甲基藍(Methylene blue)、甲基紫(Methyl violet)、中性紅(Neutral red)、尼羅藍(Nile Blue Sulphate)、酌·藏花紅(Phenosafranin(e))、派洛寧 Y (Pyronin Y)、羅丹明 B (Rhodamine B)、羅丹明 6G (Rhodamine 6G)、羅丹明101 (Rhodamine 101)、橫酸羅丹明 B (Sulforhodamine B sodium salt)、酸性玫瑰紅 B(Sulforhodamine B acid form)、番紅 O (Safranin 0) or 藏紅 T (Safranin T)、維多利亞藍 B (Victoria blue B)、維多利亞藍 R (Victoria blue R)、維多利亞藍 BO (Victoriapure blue BO)等；陰離子染料為酸性品紅(Acid Fuchsin)、酸性紅I (Acid Red I)、菌素紅 S (Alizarin Red S)、菌素花菁綠(Alizarin cyanine green)、氨基黑 10B (Amidoblack 10B)、亮黃(Brilliant yellow)、剛果紅(Congo red)、甲基澄(Methyl orange) >甲基紅(Methyl red)、伊紅 Y (Eosin Y)、靛藍胭脂紅(Indigo carmine)、金橙 II (Orange
IIsodium salt)、橘黃 G (Orange G)、普施安 red MX-5B (Procion red MX-5B)、活性艷紅 X3B (Reactive brilliant red X3B)、活性黑 KN-B (Remazol black 5)、二甲酌·澄(XyIenoI orange tetrasodium salt)等；
光催化降解藻毒素的方法為將粉狀固體與藻毒素水溶液分別置于特制的石英反應器內(固-液比為I g O. 005 - 20 L ;藻毒素濃度為I ng/L-2 g/L),在室溫下,先于暗處劇烈攪拌20 - 90分鐘，接著在紫外光照射下劇烈攪拌2 - 600分鐘，定時取定量樣品，離心分離，分析上清液中藻毒素含量，評價光催化材料的吸附與降解性能。其中藻毒素為微囊藻毒素(Microcystins)、節球藻毒素(Nodularins)、柱抱藻毒素(Cylindrospermopsin)、Motopurin、魚腥藻毒素-a (Anatoxin-a)、魚腥藻毒素-a(s) (Anatoxin-a(s))、麻癖性貝毒素(Paralytic shellfish poisons)、皮膚毒素(Dermatotoxins)、脂多糖內毒素(Lipopolysacchrides)等。在室溫及紫外光照射下、于液相中，其降解陽離子染料、陰離子染料的性能是原相應的兩維六方結構、直孔道納米復合介孔材料的2 - 6倍；降解藻毒素的性能是原相應的兩維六方結構、直孔道納米復合介孔材料的1.3-4倍。實施例2 高度有序、兩維六方結構、直孔道、大孔徑納米復合介孔氧化鈦娃[xTi02 - ySi02, x/y=(90 - 15)/(10 - 85)]復合材料的合成將I克P123模板劑溶于10-30克乙醇中，攪拌2 - 4小時。加入O. 0090 - O. 0015摩爾鈦酸乙酯或鈦酸異丙酯或鈦酸丁酯，O. 0010 - O. 0085摩爾正硅酸乙酯以及O. 02 - 8克硫酸或硝酸或鹽酸，繼續攪拌3 - 5小時。將反應母液轉移至培養皿中，于20 - 40 %相對濕度和70 - 90 °C下揮發至干。2-5天后，將其轉移至100° C的烘箱內烘干，之后將其置于管式爐或馬福爐內，先于400 ° C焙燒6小時，再于650 - 9000C晶化2 - 24小時即得一系列所需材料。高度有序、兩維六方結構、直孔道、大孔徑納米復合介孔氧化銀娃(XNb2O5 - ySi02)、氧化鉭娃(xTa205 - ySi02)、氧化錯娃(xZr02 - ySi02), [x/y = (90 - 15)/(10 - 85)]的合成同上。孔徑為3 - 12 nm, BET 比表面積為70 - 600 m2/g°
三維孔道相互連通介孔氧化鈦娃[xTi02 - ySi02, x/y = (99 - 95)/ (I - 5)]的制備將I克上述合成的高度有序、兩維六方結構、直孔道、大孔徑納米復合介孔氧化鈦硅[XTiO2-ySi02]浸入 2 - 500 mL,0. I - 10 M 的 NaOH 溶液中、于 5 - 100°C下攪拌 O. 5 - 24 小時；離心分離，將固體再次浸入2 - 500 mL、0. 1-10 M的NaOH溶液中，于5 - 100 °C下繼續攪拌0. 5 - 24小時；重復此操作，并根據孔壁內SiO2的含量調節NaOH溶液濃度、固-液比、處理溫度與時間。將上述處理后的固體在攪拌下于10-100 1用去離子水洗滌0.5-20小時(固-液比為I g 5 - 400 mL)，離心分離，重復上述洗滌過程，直至將其洗潔凈。將洗滌后的固體置于管式爐或馬福爐內，先于80 - 120°C干燥4 - 20小時，接著再于300 - 350 °〇活化2 - 24小時，即得所需材料。孔徑為2 - 20 nm, BET比表面積為80 - 700 m2/g。三維孔道相互連通介孔 XTiO2-ySi02 [x/y = (75 - 70) / (25 - 30) ]、xTi02 - ySi02 [x/y = (55 - 50)/(45 - 50)]與 XTiO2-ySi02 [x/y = (25 - 20) / (75 - 80)]的制備同上，孔徑為2 - 20 nm,BET比表面積分別為120 - 900 m2/g。三維孔道相互連通介孔氧化鈮硅UNb2O5 - ySi02)、氧化鉭娃(xTa205 - ySi02)、氧化錯娃(xZr02 - ySi02), [x/y = (99 - 20) / (I - 80)]的制備同上。孔徑為2 - 18 nm, BET比表面積為80 - 800 m2/g。性能測試方法同實施例I。在室溫及紫外光照射下、于液相中，其降解陽離子染料、陰離子染料的性能是原相應的兩維六方結構、直孔道納米復合介孔材料的2 - 10倍；降解藻毒素的性能是原相應的兩維六方結構、直孔道納米復合介孔材料的I. 3 - 6倍。實施例3
高度有序、兩維六方結構、直孔道、大孔徑納米復合介孔氧化鈦鈮硅[XTiO2 - YNb2O5 -ZSiO2, x/y = (100 - 0)/(0 - 100), (x+y) /z = (95 - 60) / (5 - 40)]的合成將 I 克 P123模板劑溶于10-30克乙醇中，攪拌2-4小時。分別加入[(0 - 0.0095) - (0 - 0. 0060)]摩爾鈦酸乙酯或鈦酸異丙酯或鈦酸丁酯、[(O. 0095 - O) - (O. 0060 - O)]摩爾鈮酸乙酯、O. 0005 - O. 0040摩爾正硅酸乙酯以及O. 02 - 8克硫酸或硝酸或鹽酸，繼續攪拌2-5小時。將反應母液轉移至培養皿中，于70 - 100%相對濕度和10 - 20 °C下揮發至干。2 - 5天后，將其轉移至80 - 100 ° C的烘箱內烘干，之后將其置于管式爐或馬福爐內，先于380 °C焙燒6小時，接著再于450 - 900 °C晶化2 - 16小時即得一系列所需材料。高度有序、兩維六方結構、直孔道、大孔徑納米復合介孔氧化鈦鉭娃(xTi02 - yTa2O5 - ZSiO2)、氧化鈦錯娃(xTi02 -yZr02 - zSi02)、氧化鈦招娃(xTi02 - yAl203 _ zSi02)、氧化銀鉭娃(xNb205 - yTa205 - zSi02)、氧化銀錯娃UNb2O5 - yZr02 - zSi02)、氧化銀招娃UNb2O5 - yAl203 _ zSi02)、氧化鉭錯娃(xTa205 - yZr02 - zSi02)、氧化鉭招娃 UTa2O5 - yAl203 _ zSi02)、氧化錯招娃(xZr02 - YAl2O3 - ZSiO2), [x/y = (100 - O) / (O - 100)，(x+y)/z = (95 - 60) / (5 - 40)]的合成同上。孔徑為3 - 16 nm, BET比表面積為70 - 500 m2/g。
三維孔道相互連通介孔氧化鈦鈮99Ti02 - Nb2O5的制備將I克上述合成的高度有序、兩維六方結構、直孔道、大孔徑納米復合介孔氧化鈦銀娃[xTi02 - yNb205 - zSi02, (x+y)/z =(95 - 60)/(5 - 40)]浸入2 - 500 mL、0.5_6 M的NaOH溶液中、于5 - 100 °C下攪拌O. 5-20小時；離心分離，將固體再次浸入2 - 500 mL、0. 5-6 M的NaOH溶液中，于5 - 100 °C下繼續攪拌O. 5 - 20小時；重復此操作，并根據孔壁內SiO2的含量調節NaOH溶液濃度、固-液比、處理溫度與時間，直至SiO2完全被刻蝕。將上述處理后的固體在攪拌下于10 - 100 °C用去離子水洗滌O. 5-20小時(固-液比為I g : 5 - 400 mL)，離心分離，重復上述洗滌過程，直至將其洗潔凈。再將洗后的固體置于管式爐或馬福爐內，先于80 - 120 °C干燥4-20小時，接著再于250 - 350 °C活化2-24小時，即得所需材料。三維孔道相互連通介孔75Ti02-25Nb205、50Ti02 - 50Nb205、25Ti02 - 75Nb205 和 TiO2 - 99Nb205 的制備同上。三維孔道相互連通介孔氧化鈦鉭(xTi02 - yTa205)、氧化鈦錯(xTi02 - yZr02)、氧化鈦招(xTi02 - yAl203)、氧化銀鉭(XNb2O5 - yTa2O5)、氧化銀錯(XNb2O5 - yZr02)、氧化銀招(XNb2O5 - yAl203)、氧化鉭錯(xTa205 - JlrQ2)、氧化鉭招(xTa205 - yAl203)、氧化錯招(xZr02 - yAl203)，[x/y = (I - 99)/(99 - I)]的制備同上。上述材料的孔徑為1-18 nm, BET比表面積為80 - 850 m2/g。性能測試方法同實施例I。在室溫及紫外光照射下、于液相中，其降解陽離子染料、陰離子染料的性能是原相應的兩維六方結構、直孔道納米復合介孔材料的2. 5 - 8倍；降解藻毒素的性能是原相應的兩維六方結構、直孔道納米復合介孔材料的I. 5 - 4倍。實施例4
高度有序、兩維六方結構、直孔道、大孔徑納米復合介孔氧化鈦鈮硅[XTiO2 - YNb2O5 -ZSiO2, x/y = (100 - 0)/(0 - 100), (x+y)/z = (90 - 15) / (10 - 85)]的合成將 I 克 P123模板劑溶于10-30克乙醇中，攪拌2-4小時。分別加入[(0 - 0. 0090) - (O-O. 0015)]摩爾鈦酸乙酯或鈦酸異丙酯或鈦酸丁酯、[(O. 0090 - O) - (O. 0015 - O)]摩爾鈮酸乙酯、O. 0010 - O. 0085摩爾正硅酸乙酯以及O. 02 - 8克硫酸或硝酸或鹽酸，繼續攪拌2-5小時。將反應母液轉移至培養皿中，于10 - 30 %相對濕度和80 - 100 ° C下揮發至干。2 - 5天后，將其轉移至100 °C的烘箱內烘干，之后將其置于管式爐或馬福爐內，先于450 °C焙燒4小時，接著再于550 - 950 °C晶化2-20小時即得一系列所需材料。高度有序、兩維六方結構、直孔道、大孔徑納米復合介孔氧化鈦鉭娃(XTiO2 - yTa2O5 - ZSiO2)、氧化鈦錯娃(xTi02 -yZr02 - zSi02)、氧化鈦招娃(xTi02 - yAl203 _ zSi02)、氧化銀鉭娃(xNb205 - yTa205 - zSi02)、氧化銀錯娃UNb2O5 - yZr02 - zSi02)、氧化銀招娃UNb2O5 - yAl203 _ zSi02)、氧化鉭錯娃(xTa205 - yZr02 - zSi02)、氧化鉭招娃 UTa2O5 - yAl203 _ zSi02)、氧化錯招娃(xZr02 -YAl2O3 - ZSiO2), [x/y = (100 - O) / (O - 100)，(x+y)/z = (90 - 15) / (10 - 85)]的合成同上。孔徑為3 - 16 nm, BET比表面積為70 - 600 m2/g。三維孔道相互連通介孔氧化鈦鈮硅[XTiO2-yNb205 -zSi02，x/y = (100-0)/(O - 100)，(x+y) /z = (99 - 95)/(1 - 5)]的制備將I克上述合成的高度有序、兩維六方結構、直孔道、大孔徑納米復合介孔氧化鈦鈮硅浸入2 - 500 mL、l - 10 M的NaOH溶液中、于5 - 100 °C下攪拌O. 5 - 24小時；離心分離，將固體再次浸入2 - 500 mLU - 10 M的NaOH溶液中，于5 - 100°C下繼續攪拌O. 5 - 24小時；重復此操作，并根據孔壁內SiO2的含量調節 NaOH溶液濃度、固-液比、處理溫度與時間。將上述處理后的固體在攪拌下于10 - 100°C用去離子水洗滌O. 5-20小時(固-液比為I g : 5 - 400 mL)，離心分離，重復上述洗滌過程，直至將其洗潔凈。將洗滌后的固體置于管式爐或馬福爐內，先于80 - 120°C干燥4 - 20小時，接著再于250 - 350 °C活化2 - 24小時，即得所需材料。孔徑為1 _ 20 nm, BET比表面積為80 - 650 m2/g。三維孔道相互連通介孔 XTiO2-yNb205 -ZSiO2 [ (x+y) /z = (75 - 70)/(25 - 30)]、XTiO2-yNb205 -ZSiO2 [ (x+y) /z = (55 - 50)/(45 - 50)]與 xTi02 - yNb205 -ZSiO2 [ (x+y)/z = (25 - 20)/(75 - 80)]的制備同上，其孔徑為1-20 nm，BET 比表面積分別為100 - 850 m2/g。三維孔道相互連通介孔氧化鈦鉭娃(xTi02 - yTa205 - ZSiO2)、氧化鈦錯娃(xTi02 - yZr02 - zSi02)、氧化鈦招娃(xTi02 - yAl203 _ zSi02)、氧化銀鉭娃(XNb2O5 -yTa2O5 - zSi02)、氧化銀錯娃(XNb2O5 - yZr02 - zSi02)、氧化銀招娃 UNb2O5 - yAl203 _zSi02)、氧化鉭錯娃(xTa205 - yZr02 - zSi02)、氧化鉭招娃 UTa2O5 - yAl203 _ zSi02)、氧化錯鋁硅(xZr02 - YAl2O3 - ZSiO2), [ (x+y) /z = (99 - 20)/(1 - 80)]的制備同上。孔徑為1 - 20nm, BET 比表面積為80 - 800 m2/g。性能測試方法同實施例I。在室溫及紫外光照射下、于液相中，其降解陽離子染料、陰離子染料的性能是原相應的兩維六方結構、直孔道納米復合介孔材料的2. 5 - 10倍；降解藻毒素的性能是原相應的兩維六方結構、直孔道納米復合介孔材料的I. 5 - 6倍。實施例5
高度有序、兩維六方結構、直孔道、大孔徑納米復合介孔氧化鈦鈮鉭硅[XTiO2-yNb205 - mTa205 - zSi02, x、y、m 分別為0 - 100%, (x+y+m)/z = (95 - 60)/(5 - 40)]的合成將I克P123模板劑溶于10-30克乙醇中，攪拌2-4小時。分別加入[(O - O. 0095)-(O - O. 0060)]摩爾鈦酸乙酯或鈦酸異丙酯或鈦酸丁酯、[(O - O. 0095) - (0 - 0. 0060)]摩爾鈮酸乙酯、[(0 - 0. 0095) - (0 - 0. 0060)]摩爾鉭酸乙酯、O. 0005 - O. 0040摩爾正硅酸乙酯以及O. 02 - 8克硫酸或硝酸或鹽酸，繼續攪拌4 - 7小時。將反應母液轉移至培養皿中，于10-30%相對濕度和80 - 90 ° C下揮發至干。2-5天后，將其轉移至100 °C的烘箱內烘干，之后將其置于管式爐或馬福爐內，先于350 °C焙燒6小時，接著再于450 - 9000C晶化2 - 14小時即得一系列所需材料。高度有序、兩維六方結構、直孔道、大孔徑納米復合介孔氧化鈦銀錯娃(xTi02 - yNb205 - mZr02 - zSi02)、氧化鈦銀招娃(xTi02 - yNb2O5 -mAl203 — zSi02)、氧化鈦鉭錯娃(xTi02 - yTa205 - mZr02 - zSi02)、氧化鈦鉭招娃(xTi02 -yTa2O5 - mAl203 _ zSi02)、氧化銀鉭錯娃(XNb2O5 - yTa205 - mZr02 - zSi02)、氧化銀鉭招娃(XNb2O5 - yTa205 - mAl203 - zSi02)、氧化銀錯招娃 UNb2O5 - yZr02 - mAl203 - zSi02)、氧化鉭錯招娃 UTa2O5 - JlrO2 - mAl203 - zSi02)，[x、y、m 分別為:0 - 100%, (x+y+m) /z = (95 - 60) /(5 - 40)]的合成同上。孔徑為3 - 15 nm, BET比表面積為70 - 580 m2/g。三維孔道相互連通介孔氧化鈦鈮鉭(98Ti02 - Nb2O5 - Ta2O5)的制備將I克上述合成的高度有序、兩維六方結構、直孔道、大孔徑納米復合介孔氧化鈦鈮鉭硅[XTiO2 -yNb205 - HiTa2O5 - zSi02, (x+y+m) /z = (95 - 60) / (5 - 40)]浸入 2 - 500 mL、0. 05 - 6 M 的NaOH溶液中、于10-80 °C下攪拌O. 5 - 15小時；離心分離，將固體再次浸入2 - 500 mL、0.05-6 M的NaOH溶液中，于10 - 80 °C下繼續攪拌O. 5 - 15小時；重復此操作，并根據孔壁內SiO2的含量調節NaOH溶液濃度、固-液比、處理溫度與時間，直至SiO2完全被刻蝕。將上述處理后的固體在攪拌下于10 - 80 1用去離子水洗滌O. 5 - 16小時(固-液比為I g 5 - 400 mL)，離心分離，重復上述洗滌過程，直至將其洗潔凈。再將所得的固體置于管式爐或馬福爐內，先于80 - 100°C干燥4 - 20小時，接著再于300 - 350 °C活化2 - 24小時，即得所需材料。三維孔道相互連通介孔50Ti02 - 49Nb205 - Ta2O5, TiO2 - 49Nb205 - 50Ta205、TiO2 - 98Nb205 - Ta2O5和TiO2 - Nb2O5 - 98Ta205的制備同上。三維孔道相互連通介孔氧化鈦銀錯(xTi02 - yNb205 - mZr02)、氧化鈦銀招(xTi02 - yNb2O5 - mAl203)、氧化鈦鉭錯(XTiO2 -yTa2O5 - mZr02)、氧化鈦鉭招(xTi02 - yTa205 - mAl203)、氧化銀鉭錯(XNb2O5 - yTa205 -mZr02)、氧化銀鉭招(XNb2O5 - yTa2O5 - mAl203)、氧化銀錯招(XNb2O5 - yZr02 - mAl203)、氧化鉭鋯鋁(XTa2O5 - yZr02 - HiAl2O3)，(x、y、m分別為0 - 100%)的制備同上。上述材料的孔徑為2 - 17 nm, BET 比表面積為80 - 750 m2/g。性能測試方法同實施例I。在室溫及紫外光照射下、于液相中，其降解陽離子染料、陰離子染料的性能是原相應的兩維六方結構、直孔道納米復合介孔材料的2. 5 - 10倍；降解藻毒素的性能是原相應的兩維六方結構、直孔道納米復合介孔材料的I. 5 - 6倍。實施例6
高度有序、兩維六方結構、直孔道、大孔徑納米復合介孔氧化鈦鈮鉭硅[XTiO2-yNb205 - mTa205 - zSi02, X、y、m 分別為0 - 100%, (x+y+m) /z = (85 - 15) / (15 - 85)]的合成將I克P123模板劑溶于10-30克乙醇中，攪拌2-4小時。分別加入[(O - O. 0085)-(0-0.0015)]摩爾鈦酸乙酯或鈦酸異丙酯或鈦酸丁酯、[(0 - 0.0085) - (0 - 0. 0015)]摩爾鈮酸乙酯、[(0 - 0. 0085) - (0 - 0. 0015)]摩爾鉭酸乙酯、O. 0015 - O. 0085摩爾正硅酸乙酯以及O. 02 - 8克硫酸或硝酸或鹽酸，繼續攪拌4 - 7小時。將反應母液轉移至培養皿中，于10-20%相對濕度和70 - 80 ° C下揮發至干。2-5天后，將其轉移至100 °C的烘箱內烘干，之后將其置于管式爐或馬福爐內，先于400 °C焙燒4小時，接著再于600 - 9500C晶化2 - 20小時即得一系列所需材料。高度有序、兩維六方結構、直孔道、大孔徑納米復合介孔氧化鈦銀錯娃(xTi02 - yNb205 - mZr02 - zSi02)、氧化鈦銀招娃(xTi02 - yNb2O5 -mAl203 — zSi02)、氧化鈦鉭錯娃(xTi02 - yTa205 - mZr02 - zSi02)、氧化鈦鉭招娃(xTi02 -yTa2O5 - mAl203 _ zSi02)、氧化銀鉭錯娃(XNb2O5 - yTa205 - mZr02 - zSi02)、氧化銀鉭招娃(XNb2O5 - yTa205 - mAl203 - zSi02)、氧化銀錯招娃 UNb2O5 - yZr02 - mAl203 - zSi02)、氧化鉭錯招娃 UTa2O5 - yZr02 - mAl203 - zSi02)，[x、y、m 分別為:0 - 100%, (x+y+m) /z = (85 - 15) /(15 - 85)]的合成同上。孔徑為3 - 14 nm, BET比表面積為:70 - 650 m2/g。三維孔道相互連通介孔氧化鈦銀鉭娃(xTi02 - yNb205 - HiTa2O5 - ZSiO2)[(x+y+m)/z = (99 - 95)/(1 - 5)]的制備將I克上述合成的高度有序、兩維六方結構、直孔道、大孔徑納米復合介孔氧化鈦鈮鉭硅[XTiO2 - yNb205 - HiTa2O5 - ZSiO2]浸入2 - 500mL、l - 8 M的NaOH溶液中、于15 - 100°C下攪拌O. 5 - 24小時；離心分離，將固體再次浸入
2- 500 mL、l-8 M的NaOH溶液中，于15 - 100°C下繼續攪拌O. 5 - 24小時；重復此操作，并根據孔壁內SiO2的含量調節NaOH溶液濃度、固-液比、處理溫度與時間。將上述處理后的固體在攪拌下于10-70°C用去離子水洗滌O. 5-20小時(固-液比為I g : 5 - 400 mL)，離心分離，重復上述洗滌過程，直至將其洗潔凈。將洗滌后的固體置于管式爐或馬福爐內，先于80 - 100°C干燥4 - 20小時，接著再于300 - 350°C活化2 - 24小時，即得所需材料。三維孔道相互連通介孔 xTi02 - yNb205 - mTa205 - ZSiO2 [ (x+y+m) /z = (75 - 70) / (25 - 30) ]、xTi02- yNb205 -mTa205 - zSiO2 [ (x+y+m) /z = (55 - 50)/(45 - 50)]與 xTiO2 - yNb205 - HiTa2O5-ZSiO2 [ (x+y+m)/z = (25 - 20)/(75 - 80)]的制備同上。三維孔道相互連通介孔氧化鈦鈮錯娃(xTi02 - yNb2O5 - mZr02 - zSi02)、氧化鈦銀招娃(xTi02 - yNb2O5 - mAl203 - zSi02)、氧化鈦鉭錯娃(xTi02 - yTa205 - mZr02 - zSi02)、氧化鈦鉭招娃(xTi02 - yTa205 - mAl203 - zSi02)、氧化銀鉭錯娃 UNb2O5 - yTa205 - mZr02 - zSi02)、氧化銀鉭招娃 UNb2O5 - yTa2O5 - mAl203 _zSi02)、氧化銀錯招娃 UNb2O5 - yZr02 - mAl203 _ zSi02)、氧化鉭錯招娃 UTa2O5 - yZr02 -HiAl2O3-zSi02)，[(x+y+m)/z = (99 - 20)/(1 - 80)]的制備同上。上述材料的孔徑為1 - 18nm, BET 比表面積為90 - 850 m2/g。性能測試方法同實施例I。在室溫及紫外光照射下、于液相中，其降解陽離子染料、陰離子染料的性能是原相應的兩維六方結構、直孔道納米復合介孔材料的2 - 10倍；降解藻毒素的性能是原相應的兩維六方結構、直孔道納米復合介孔材料的I. 3 - 6倍。實施例7
高度有序、兩維六方結構、直孔道、大孔徑納米復合介孔氧化鈦鈮鉭鋯硅[XTiO2-yNb2O5 - mTa205 - nZr02 - zSi02, x、y、m、η 分別為0 - 100%, (x+y+m+n) /z = (95 - 60) /(5-40)]的合成將I克P123模板劑溶于10-30克乙醇中，攪拌2-4小時。分別加入[(0 - 0. 0095) - (0 - 0. 0060)]摩爾鈦酸乙酯或鈦酸異丙酯或鈦酸丁酯、[(O - O. 0095)-(0 - 0. 0060)]摩爾鈮酸乙酯、[(0 - 0. 0095) - (0 - 0. 0060)]摩爾鉭酸乙酯、[(O -O. 0095) - (0 - 0. 0060)]摩爾鋯酸丙酯、O. 0005 - 0. 0040摩爾正硅酸乙酯以及O. 02-8克硫酸或硝酸或鹽酸，繼續攪拌5 - 8小時。將反應母液轉移至培養皿中，于70 - 100%相對濕度和30 - 50 °C下揮發至干。2-5天后，將其轉移至100 ° C的烘箱內烘干，之后將其置于管式爐或馬福爐內，先于350 ° C焙燒6小時，接著再于450 - 900 ° C晶化2-16小時即得一系列所需材料。高度有序、兩維六方結構、直孔道、大孔徑納米復合介孔氧化鈦鈮鉭招娃(xTi02 - yNb2O5 - mTa205 - nAl203 - zSi02)、氧化鈦銀錯招娃(xTi02 - yNb2O5 - mZr02 -ηΑ1203 — zSi02)、氧化鈦鉭錯招娃(xTi02 - yTa205 - mZr02 - ηΑ1203 - zSi02)、氧化銀鉭錯招娃(XNb2O5 - yTa205 - mZr02 - ηΑ1203 - zSi02)，[x、y、m、n 分別為:0 - 100%, (x+y+m+n) /z =(95 - 60)/(5 - 40)]的合成同上。孔徑為3 - 14 nm, BET比表面積為:70 - 650 m2/g。三維孔道相互連通介孔氧化鈦鈮鉭鋯97Ti02 - Nb2O5 - Ta2O5 - ZrO2的制備將I克上述合成的高度有序、兩維六方結構、直孔道、大孔徑納米復合介孔氧化鈦鈮鉭鋯硅[XTiO2 -yNb2O5 - mTa205 - nZr02 - zSi02, (x+y+m+n) /z = (95 - 60) / (5 - 40)]浸入 2 - 500 mL、O. 05 - 5 M的NaOH溶液中、于5 - 70°C下攪拌O. 5 - 15小時；離心分離，將固體再次浸入
2- 500 mL、0. 05-5 M的NaOH溶液中，于5 - 70 °C下繼續攪拌O. 5 - 15小時；重復此操作，并根據孔壁內SiO2的含量調節NaOH溶液濃度、固-液比、處理溫度與時間，直至SiO2完全被刻蝕。將上述處理后的固體在攪拌下于5-70 1用去離子水洗滌O. 5-16小時(固-液比為I g 5 - 400 mL)，離心分離，重復上述洗滌過程，直至將其洗潔凈。再將洗后的固體置于管式爐或馬福爐內，先于80 - 100 °C干燥4-20小時，接著再于270 - 320 V活化2-24小時，即得所需材料。三維孔道相互連通介孔50Ti02 - 48Nb205 - Ta2O5 - ZrO2,TiO2 - 97Nb205 - Ta2O5 - ZrO2> TiO2 - Nb2O5 - 50Ta205 - 48Zr02> TiO2 - Nb2O5 - 97Ta205 - ZrO2>TiO2 - Nb2O5 - Ta2O5 - 97Zr02的制備同上。三維孔道相互連通介孔氧化鈦鈮鉭鋁(XTiO2 -yNb2O5 - mTa205 - ηΑ1203)、氧化鈦銀錯招(xTi02 - yNb2O5 - mZr02 - ηΑ1203)、氧化鈦鉭錯招 (xTi02 - yTa205 - mZr02 - ηΑ1203)、氧化銀鉭錯招(XNb2O5 - yTa205 - mZr02 - ηΑ1203)，(x、y、m、n分別為0 - 100%)的制備同上。上述材料的孔徑為1 - 18 nm, BET比表面積為80 - 900m2/g。性能測試方法同實施例I。在室溫及紫外光照射下、于液相中，其降解陽離子染料、陰離子染料的性能是原相應的兩維六方結構、直孔道納米復合介孔材料的2 - 8倍；降解藻毒素的性能是原相應的兩維六方結構、直孔道納米復合介孔材料的I. 5 - 6倍。實施例8
高度有序、兩維六方結構、直孔道、大孔徑納米復合介孔氧化鈦鈮鉭鋯硅[XTiO2-yNb2O5 - mTa205 - nZr02 - zSi02, x、y、m、η 分別為0 - 100%, (x+y+m+n) /z = (85 - 15) /(15-85)]的合成將I克P123模板劑溶于10-30克乙醇中，攪拌2-4小時。分別加入[(0 - 0. 0085) - (0 - 0. 0015)]摩爾鈦酸乙酯或鈦酸異丙酯或鈦酸丁酯、[(0 - 0. 0085)-(0-0.0015)]摩爾鈮酸乙酯、[(0 - 0.0085) - (O - O. 0015)]摩爾鉭酸乙酯、[(O-O. 0085) - (0 - 0. 0015)]摩爾鋯酸丙酯、O. 0015 - 0. 0085摩爾正硅酸乙酯以及O. 02-8克硫酸或硝酸或鹽酸，繼續攪拌5 - 8小時。將反應母液轉移至培養皿中，于50 - 70%相對濕度和70 - 80 °C下揮發至干。2-5天后，將其轉移至100 °C的烘箱內烘干，之后將其置于管式爐或馬福爐內，先于400 ° C焙燒6小時，接著再于650 - 950 ° C晶化2-20小時即得一系列所需材料。高度有序、兩維六方結構、直孔道、大孔徑納米復合介孔氧化鈦鈮鉭招娃(xTi02 - yNb2O5 - mTa205 - nAl203 - zSi02)、氧化鈦銀錯招娃(xTi02 - yNb2O5 - mZr02 -ηΑ1203 — zSi02)、氧化鈦鉭錯招娃(xTi02 - yTa205 - mZr02 - ηΑ1203 - zSi02)、氧化銀鉭錯招娃(XNb2O5 - yTa205 - mZr02 - ηΑ1203 - zSi02)，[x、y、m、n 分別為:0 - 100%, (x+y+m+n) /z =(85 - 15)/(15 - 85)]的合成同上。孔徑為3 - 16 nm, BET 比表面積為70 - 750 m2/g。三維孔道相互連通介孔氧化鈦銀鉭錯娃[xTi02 - yNb205 - HiTa2O5 - nZr02 - zSi02,(x+y+m+n)/z = (99 - 95)/(1 - 5)]的制備將I克上述合成的高度有序、兩維六方結構、直孔道、大孔徑納米復合介孔氧化鈦銀鉭錯娃[xTi02 - yNb205 - mTa205 - nZr02 - zSi02]浸入
2- 500 mL、2 - 10 M的NaOH溶液中、于5 - 80°C下攪拌O. 5 - 24小時；離心分離,將固體再次浸入2 - 500 mL、2 - 10 M的NaOH溶液中，于5-80 °C下繼續攪拌O. 5 - 24小時；重復此操作，并根據孔壁內SiO2的含量調節NaOH溶液濃度、固-液比、處理溫度與時間。將上述處理后的固體在攪拌下于10-70 1用去離子水洗滌O. 5-20小時(固-液比為I g : 5-400mL)，離心分離，重復上述洗滌過程，直至將其洗潔凈。將洗滌后的固體置于管式爐或馬福爐內，先于80 - 100°C干燥4 - 20小時，接著再于250 - 300 °C活化2 - 24小時，即得所需材料。三維孔道相互連通介孔 XTiO2 - yNb205 - HiTa2O5 - nZr02 - ZSiO2 [ (x+y+m+n) /z = (75 -70) / (25 - 30) ]、XTiO2-yNb205 -HiTa2O5-nZr02-ZSiO2 [ (x+y+m+n) /z = (55 - 50)/(45 -50) ]、XTiO2 - yNb205 - HiTa2O5 - nZr02 - zSi02 [ (x+y+m+n) /z = (25 - 20) / (75 - 80)]的制備同上。三維孔道相互連通介孔氧化鈦銀鉭招娃(xTi02 - yNb205 - HiTa2O5 - ηΑ1203 _ zSi02)、氧化鈦銀錯招娃(xTi02 - yNb205 - mZr02 - nAl203 _ zSi02)、氧化鈦鉭錯招娃(xTi02 -yTa2O5 - mZr02 - ηΑ1203 - zSi02)、氧化銀組錯招娃(XNb2O5 - yTa2O5 - mZr02 - ηΑ1203 - zSi02)，[(x+y+m+n) /z = (99 - 20) / (I - 80)]的制備同上。孔徑為2 - 20 nm, BET 比表面積為:80 - 900 m2/g。性能測試方法同實施例I。在室溫及紫外光照射下、于液相中，其降解陽離子染料、陰離子染料的性能是原相應的兩維六方結構、直孔道納米復合介孔材料的2. 5 - 10倍；降 解藻毒素的性能是原相應的兩維六方結構、直孔道納米復合介孔材料的I. 5 - 6倍。實施例9
高度有序、兩維六方結構、直孔道、大孔徑納米復合介孔氧化鈦鈮鉭鋯鋁硅[XTiO2 -yNb205 - mTa205 - nZr02 - VAl2O3 - zSi02, x、y、m、n、v 分另Ij 為0-100%, (x+y+m+n+v) /z =(95 - 60)/(5 - 40)]的合成將I克P123模板劑溶于10 - 30克乙醇中，攪拌2 - 4小時。分別加入[(O - O. 0095) - (0 - 0. 0060)]摩爾鈦酸乙酯或鈦酸異丙酯或鈦酸丁酯、[(O -O. 0095) - (O-O. 0060)]摩爾鈮酸乙酯、[(O-O. 0095) - (O - O. 0060)]摩爾鉭酸乙酯、[(0 - 0.0095) - (O - O. 0060)]摩爾鋯酸丙酯、[(O - O. 0095) - (O - O. 0060)]摩爾無水三氯化鋁、O. 0005 - O. 0040摩爾正硅酸乙酯以及O. 02 - 8克硫酸或硝酸或鹽酸，繼續攪拌6-10小時。將反應母液轉移至培養皿中，于40 - 70%相對濕度和60 - 80 °(下揮發至干。2-5天后，將其轉移至100 °C的烘箱內烘干，之后將其置于管式爐或馬福爐內，先于350 ° C焙燒6小時，接著再于450 - 900 ° C晶化2 - 20小時即得一系列所需材料。孔徑為3-15 nm, BET 比表面積為70 - 500 m2/g。三維孔道相互連通介孔氧化鈦鈮鉭鋯鋁(96Ti02 - Nb2O5 - Ta2O5 - ZrO2 - Al2O3)的制備將I克上述合成的高度有序、兩維六方結構、直孔道、大孔徑納米復合介孔氧化鈦鈮組錯招娃[xTi02 - yNb205 - mTa205 - nZr02 - VAl2O3 - zSi02, (x+y+m+n+v) /z = (95 - 60) /(5 - 40)]浸入 2 - 500 mL,0. I - 6 M 的 NaOH 溶液中、于 5 - 70 °C下攪拌 O. 5 - 20 小時；離心分離，將固體再次浸入2 - 500 mL、0. 1-6 M的NaOH溶液中，于5-70 °C下繼續攪拌O. 5 - 20小時；重復此操作，并根據孔壁內SiO2的含量調節NaOH溶液濃度、固-液比、處理溫度與時間，直至SiO2完全被刻蝕。將上述處理后的固體在攪拌下于5-70 1用去離子水洗滌O. 5-16小時(固-液比為I g : 5 - 400 mL)，離心分離，重復上述洗滌過程，直至將其洗潔凈。再將洗后的固體置于管式爐或馬福爐內，先于80 - 100 °C干燥4-20小時，接著再于300 - 350 °C活化2-24小時，即得所需材料。三維孔道相互連通介孔50Ti02-47Nb205 - Ta2O5 - ZrO2 _ A1203、TiO2 _ 96Nb205 - Ta2O5 - ZrO2 _ A1203、TiO2 _ Nb2O5 - 50Ta205 -47Zr02 - Al2O3> TiO2 _ Nb2O5 - 96Ta205 - ZrO2 _ Al2O3> TiO2 _ Nb2O5 - Ta2O5 - 96Zr02 _ A1203、TiO2 - Nb2O5 - 47Ta205 - ZrO2 - 50A1203 和 TiO2 - Nb2O5 - Ta2O5 - ZrO2 - 96A1203 的制備同上。上述材料的孔徑為2 - 20 nm, BET比表面積為80 - 700 m2/g。性能測試方法同實施例I。在室溫及紫外光照射下、于液相中，其降解陽離子染料、陰離子染料的性能是原相應的兩維六方結構、直孔道納米復合介孔材料的2 - 8倍；降解藻毒素的性能是原相應的兩維六方結構、直孔道納米復合介孔材料的I. 3 - 5倍。實施例10
高度有序、兩維六方結構、直孔道、大孔徑納米復合介孔氧化鈦鈮鉭鋯鋁硅[XTiO2 -yNb205 - mTa205 - nZr02 - VAl2O3 - zSi02, x、y、m、n、v 分另Ij 為0-100%, (x+y+m+n+v) /z =(85 - 15)/(15 - 85)]的合成將I克P123模板劑溶于10 - 30克乙醇中，攪拌2 - 4小時。分別加入[(O - O. 0085) - (0 - 0. 0015)]摩爾鈦酸乙酯或鈦酸異丙酯或鈦酸丁酯、[(0 - 0.0085) - (O - O. 0015)]摩爾鈮酸乙酯、[(O - O. 0085) - (O - O. 0015)]摩爾鉭酸乙酯、[(0 - 0.0085) - (0 - 0.0015)]摩爾鋯酸丙酯、[(0 - 0.0085) - (O-O. 0015)]摩 爾無水三氯化鋁、O. 0015 - O. 0085摩爾正硅酸乙酯以及O. 02 - 8克硫酸或硝酸或鹽酸，繼續攪拌6 - 10小時。將反應母液轉移至培養皿中，于30 - 40%相對濕度和70 - 80 ° C下揮發至干。2-5天后，將其轉移至100 °C的烘箱內烘干，之后將其置于管式爐或馬福爐內，先于400 ° C焙燒6小時，接著再于500 - 900 ° C晶化2 - 24小時即得一系列所需材料。孔徑為3 - 15 nm, BET 比表面積為70 - 650 m2/g。三維孔道相互連通介孔氧化鈦銀鉭錯招娃[xTi02 - yNb205 - HiTa2O5 - nZr02 -VAl2O3 — zSi02, (x+y+m+n+v) /z = (99 - 95)/ (I - 5)]的制備將 I 克上述合成的高度有序、兩維六方結構、直孔道、大孔徑納米復合介孔氧化鈦銀鉭錯招娃[xTi02 - yNb205 - HiTa2O5 -nZr02 - VAl2O3 - zSi02]浸入 2 - 500 mL、2 - 10 M 的 NaOH 溶液中、于 5 - 80 °C 下攪拌O. 5 - 24小時；離心分離，將固體再次浸入2 - 500 mL、2-10 M的NaOH溶液中，于5 - 80 °C下繼續攪拌O. 5 - 24小時；重復此操作，并根據孔壁內SiO2的含量以及所需材料的要求調節NaOH溶液濃度、固-液比、處理溫度與時間。將上述處理后的固體在攪拌下于10-80°〇用去離子水洗滌O. 5-20小時(固-液比為I g : 5 - 400 mL)，離心分離，重復上述洗滌過程，直至將其洗潔凈。將洗滌后的固體置于管式爐或馬福爐內，先于80 - 100 °C干燥4 - 20小時，接著再于250 - 300 °C活化2 - 24小時，即得所需材料。三維孔道相互連通介孔xTi02 - yNb205 - mTa205 - nZr02 - VAl2O3 - zSi02 [ (x+y+m+n+v) /z = (75 - 70) / (25 - 30)]、xTi02 - yNb2O5 - mTa205 - nZr02 - VAl2O3 - zSi02 [ (x+y+m+n+v) /z = (55 - 50) / (45 - 50)]和xTi02 - yNb205 - mTa205 - nZr02 - VAl2O3 - zSi02 [ (x+y+m+n+v) /z = (25 - 20) / (75 - 80)]的制備同上。上述材料的孔徑為1-18 nm, BET比表面積為90 - 800 m2/g。性能測試方法同實施例I。在室溫及紫外光照射下、于液相中，其降解陽離子染料、陰離子染料的性能是原相應的兩維六方結構、直孔道納米復合介孔材料的2 - 8倍；降解藻毒素的性能是原相應的兩維六方結構、直孔道納米復合介孔材料的2 - 6倍。
權利要求
1.一種三維孔道相互連通的納米結晶介孔光催化劑，其特征在于所述介孔光催化劑由兩維六方結構、直孔道、大孔徑納米復合介孔氧化物材料在NaOH溶液中通過刻蝕其孔壁內無定形SiO2納米顆粒制備得到；介孔光催化劑在保持原有介孔骨架結構的同時，在孔壁上形成無數新孔，新孔將原平行、互不相通的直孔道相互連通；其孔徑范圍為I - 20 nm, BET比表面積為80 - 900 m2/g，熱穩定性高于400 °C ;所述介孔光催化劑的形貌為粉體，骨架呈納米結晶或高納米結晶狀態，介孔光催化劑為單一組分的介孔氧化物，或兩種或兩種以上組分的復合介孔氧化物。
2.根據權利要求I所述的三維孔道相互連通的納米結晶介孔光催化劑，其特征在于所述單一組分的介孔氧化物為氧化鈦、氧化鈮、氧化鉭、氧化鋯；所述兩種及兩種以上組分的復合介孔氧化物為氧化鈦硅、氧化鈮硅、氧化鉭硅、氧化鋯硅、氧化鈦鈮、氧化鈦鉭、氧化鈦錯、氧化鈦招、氧化銀鉭、氧化銀錯、氧化銀招、氧化鉭錯、氧化鉭招、氧化錯招、氧化鈦銀-氧化娃、氧化鈦鉭-氧化娃、氧化鈦錯-氧化娃、氧化鈦招-氧化娃、氧化銀鉭-氧化硅、氧化鈮鋯-氧化硅、氧化鈮鋁-氧化硅、氧化鉭鋯-氧化硅、氧化鉭鋁-氧化硅、氧化鋯招-氧化娃、氧化鈦銀鉭、氧化鈦銀錯、氧化鈦銀招、氧化鈦鉭錯、氧化鈦鉭招、氧化鈦錯招、氧化銀鉭錯、氧化銀鉭招、氧化銀錯招、氧化鉭錯招、氧化鈦銀鉭-氧化娃、氧化鈦銀錯-氧化硅、氧化鈦鈮鋁-氧化硅、氧化鈦鉭鋯-氧化硅、氧化鈦鉭鋁-氧化硅、氧化鈦鋯鋁-氧化硅、氧化鈮鉭鋯-氧化硅、氧化鈮鉭鋁-氧化硅、氧化鈮鋯鋁-氧化硅、氧化鉭鋯鋁-氧化娃、氧化鈦銀鉭錯、氧化鈦銀鉭招、氧化鈦銀錯招、氧化鈦鉭錯招、氧化銀鉭錯招、氧化鈦銀鉭錯-氧化娃、氧化鈦銀鉭招-氧化娃、氧化鈦銀錯招-氧化娃、氧化鈦鉭錯招-氧化娃、氧化銀鉭錯招-氧化娃、氧化鈦銀鉭錯招、氧化鈦銀鉭錯招-氧化娃。
3.—種如權利要求I所述的三維孔道相互連通的納米結晶介孔光催化劑的制備方法，其特征在于具體步驟如下 (1)先制備兩維六方結構、直孔道、大孔徑納米復合介孔氧化物，將其研磨成細粉； (2)將步驟(I)所得細粉用NaOH溶液處理，離心分離，然后用NaOH溶液繼續處理得到的固體，離心分離，重復此操作，直至SiO2大部分或完全被刻蝕；將得到的固體用去離子水洗漆; (3)將步驟(2)中得到的洗滌潔凈的固體經干燥、活化處理，即得所需的三維孔道高度相互連通的納米結晶介孔氧化物材料； 其中，步驟(I)所制備的兩維六方結構、直孔道、大孔徑納米復合介孔氧化物為氧化鈦硅、氧化鈮硅、氧化鉭硅、氧化鋯硅、氧化鈦鈮與氧化硅、氧化鈦鉭與氧化硅、氧化鈦鋯與氧化硅、氧化鈦鋁與氧化硅、氧化鈮鉭與氧化硅、氧化鈮鋯與氧化硅、氧化鈮鋁與氧化硅、氧化鉭鋯與氧化硅、氧化鉭鋁與氧化硅、氧化鋯鋁與氧化硅、氧化鈦鈮鉭與氧化硅、氧化鈦鈮鋯與氧化硅、氧化鈦鈮鋁與氧化硅、氧化鈦鉭鋯與氧化硅、氧化鈦鉭鋁與氧化硅、氧化鈦鋯鋁與氧化硅、氧化鈮鉭鋯與氧化硅、氧化鈮鉭鋁與氧化硅、氧化鈮鋯鋁與氧化硅、氧化鉭鋯鋁與氧化硅、氧化鈦鈮鉭鋯與氧化硅、氧化鈦鈮鉭鋁與氧化硅、氧化鈦鈮鋯鋁與氧化硅、氧化鈦鉭錯招與氧化娃、氧化銀鉭錯招與氧化娃、氧化鈦銀鉭錯招與氧化娃。
4.根據權利要求I所述的三維孔道相互連通的納米結晶介孔光催化劑的制備方法，其特征在于步驟(I)制備的兩維六方結構、直孔道、大孔徑納米復合介孔氧化物中，SiO2的摩爾百分含量為I - 99% ;在復合介孔氧化物中，金屬氧化物之間的相互比例可任意調變。
5.根據權利要求I所述的三維孔道相互連通的納米結晶介孔光催化劑的制備方法，其特征在于，步驟(2)中所述NaOH處理方法如下在磁力攪拌下將細粉分散于NaOH溶液中，在5-100 1的溫度下，反應O. 5-24小時；其中所述NaOH溶液的濃度為O. 05-10 M7NaOH溶液處理次數為I - 10次，每次處理時的固液比為1 g : 2 - 500 mL。
6.根據權利要求I所述的三維孔道相互連通的納米結晶介孔光催化劑的制備方法，其特征在于步驟(3)中所述的干燥、活化處理方法是將步驟(2)所得的固體置于管式爐或馬福爐內，先于60 - 120°C干燥4-20小時，接著再于250 - 350°C活化2 - 24小時。
7.—種如權利要求I所述的三維孔道相互連通的納米結晶介孔光催化劑在光催化降解陽離子染料、陰離子染料中的應用。
8.—種如權利要求I所述的三維孔道相互連通的納米結晶介孔光催化劑在光催化降解藻毒素中的應用。
全文摘要
本發明屬于無機先進材料和水中污染物去除技術領域，具體為一種三維孔道相互連通的納米結晶介孔光催化劑及其制備方法。該介孔光催化劑由兩維六方結構、直孔道、大孔徑納米復合介孔氧化物材料在NaOH溶液中通過刻蝕孔壁內無定形SiO2納米顆粒，再經洗滌、干燥、活化過程而制得。新催化劑孔徑范圍為1–20nm，BET比表面積為80–900m2/g；熱穩定性高于400℃。在室溫與紫外光照射下，該介孔光催化劑于液相中降解陽離子、陰離子染料的性能是原相應的兩維六方結構、直孔道納米復合介孔材料的2–10倍；降解藻毒素的性能是原相應的兩維六方結構、直孔道納米復合介孔材料的1.3–6倍。
文檔編號B01J21/06GK102824931SQ20121033328
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月11日 優先權日2012年9月11日
發明者董維陽, 孫堯俊, 趙東元, 華偉明 申請人:復旦大學