CN108722499A - 一种钛酸盐墨水的制备方法及打印多孔钛酸盐人工光合体系的方法 - Google Patents
一种钛酸盐墨水的制备方法及打印多孔钛酸盐人工光合体系的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108722499A CN108722499A CN201810468916.8A CN201810468916A CN108722499A CN 108722499 A CN108722499 A CN 108722499A CN 201810468916 A CN201810468916 A CN 201810468916A CN 108722499 A CN108722499 A CN 108722499A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- titanate
- ink
- printing
- preparation
- dimensional
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 67
- 238000007639 printing Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims description 22
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 43
- YRKCREAYFQTBPV-UHFFFAOYSA-N acetylacetone Chemical compound CC(=O)CC(C)=O YRKCREAYFQTBPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 30
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 claims abstract description 28
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 24
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 20
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims abstract description 16
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 claims abstract description 12
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 claims abstract description 12
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 claims abstract description 11
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims abstract description 11
- -1 salt compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 10
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 4
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 77
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 claims description 33
- VXUYXOFXAQZZMF-UHFFFAOYSA-N titanium(IV) isopropoxide Chemical compound CC(C)O[Ti](OC(C)C)(OC(C)C)OC(C)C VXUYXOFXAQZZMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 32
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 25
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 20
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 15
- WBIQQQGBSDOWNP-UHFFFAOYSA-N 2-dodecylbenzenesulfonic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCC1=CC=CC=C1S(O)(=O)=O WBIQQQGBSDOWNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229940060296 dodecylbenzenesulfonic acid Drugs 0.000 claims description 12
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 11
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 9
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 9
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 7
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 6
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229920002415 Pluronic P-123 Polymers 0.000 claims description 5
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 claims description 5
- LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M Cetrimonium bromide Chemical compound [Br-].CCCCCCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)C LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 4
- 241001274660 Modulus Species 0.000 claims description 4
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 3
- 229940099259 vaseline Drugs 0.000 claims description 3
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 2
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229920001992 poloxamer 407 Polymers 0.000 claims description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims description 2
- 238000004321 preservation Methods 0.000 claims description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 2
- 125000001449 isopropyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])[H] 0.000 claims 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 15
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 239000010936 titanium Substances 0.000 abstract description 4
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 abstract description 2
- 238000007540 photo-reduction reaction Methods 0.000 abstract description 2
- UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M Sodium bicarbonate Chemical compound [Na+].OC([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M 0.000 abstract 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 abstract 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 abstract 1
- 230000036314 physical performance Effects 0.000 abstract 1
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 13
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 13
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 12
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 7
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 7
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 description 5
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 5
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 4
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 4
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 3
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 3
- VEALVRVVWBQVSL-UHFFFAOYSA-N strontium titanate Chemical compound [Sr+2].[O-][Ti]([O-])=O VEALVRVVWBQVSL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 2
- VSGNNIFQASZAOI-UHFFFAOYSA-L calcium acetate Chemical class [Ca+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O VSGNNIFQASZAOI-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 235000011092 calcium acetate Nutrition 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 2
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 2
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000011325 microbead Substances 0.000 description 2
- 239000005543 nano-size silicon particle Substances 0.000 description 2
- SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);titanium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Ti+4] SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N ruthenium(iv) oxide Chemical compound O=[Ru]=O WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 description 2
- RXSHXLOMRZJCLB-UHFFFAOYSA-L strontium;diacetate Chemical class [Sr+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O RXSHXLOMRZJCLB-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 241000790917 Dioxys <bee> Species 0.000 description 1
- 206010068516 Encapsulation reaction Diseases 0.000 description 1
- RCEAADKTGXTDOA-UHFFFAOYSA-N OS(O)(=O)=O.CCCCCCCCCCCC[Na] Chemical compound OS(O)(=O)=O.CCCCCCCCCCCC[Na] RCEAADKTGXTDOA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 150000001242 acetic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 239000005030 aluminium foil Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000031709 bromination Effects 0.000 description 1
- 238000005893 bromination reaction Methods 0.000 description 1
- 239000001639 calcium acetate Substances 0.000 description 1
- 229960005147 calcium acetate Drugs 0.000 description 1
- AOWKSNWVBZGMTJ-UHFFFAOYSA-N calcium titanate Chemical compound [Ca+2].[O-][Ti]([O-])=O AOWKSNWVBZGMTJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 125000003438 dodecyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 1
- 150000002334 glycols Chemical class 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000004482 other powder Substances 0.000 description 1
- 125000000913 palmityl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 238000006303 photolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000029553 photosynthesis Effects 0.000 description 1
- 238000010672 photosynthesis Methods 0.000 description 1
- 230000000243 photosynthetic effect Effects 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 229920001983 poloxamer Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 150000004040 pyrrolidinones Chemical class 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- DHEQXMRUPNDRPG-UHFFFAOYSA-N strontium nitrate Chemical class [Sr+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O DHEQXMRUPNDRPG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/60—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
- B01J35/61—Surface area
- B01J35/615—100-500 m2/g
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
- B01J21/06—Silicon, titanium, zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
- B01J21/063—Titanium; Oxides or hydroxides thereof
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/02—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the alkali- or alkaline earth metals or beryllium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/14—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of germanium, tin or lead
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/0009—Use of binding agents; Moulding; Pressing; Powdering; Granulating; Addition of materials ameliorating the mechanical properties of the product catalyst
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/0009—Use of binding agents; Moulding; Pressing; Powdering; Granulating; Addition of materials ameliorating the mechanical properties of the product catalyst
- B01J37/0018—Addition of a binding agent or of material, later completely removed among others as result of heat treatment, leaching or washing,(e.g. forming of pores; protective layer, desintegrating by heat)
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/40—Carbon monoxide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C1/00—Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon
- C07C1/02—Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon from oxides of a carbon
- C07C1/12—Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon from oxides of a carbon from carbon dioxide with hydrogen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C2521/00—Catalysts comprising the elements, oxides or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium or hafnium
- C07C2521/06—Silicon, titanium, zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C2523/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group C07C2521/00
- C07C2523/02—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group C07C2521/00 of the alkali- or alkaline earth metals or beryllium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C2523/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group C07C2521/00
- C07C2523/14—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group C07C2521/00 of germanium, tin or lead
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
本发明公开了一种制备钛酸盐墨水及打印多孔钛酸盐人工光合体系的方法，主要内容包括如下步骤：将A的盐类化合物充分溶解于有机溶剂中，所述金属A选自金属Sr，Ca，Pb中的一种，然后加入钛醇盐、乙酰丙酮、表面活性剂、纳米二氧化硅颗粒、聚乙烯吡咯烷酮和浓氨水，将溶剂挥发后得到均匀浓缩液为钛酸盐墨水，将该墨水转移至3D打印料筒并安装到3D打印设备上，编写G‑code代码设置打印路径并打印构筑三维结构；三维结构经过焙烧并用热碱氢氧化钾选择性刻蚀获得三维钛酸盐人工光合材料。本发明制备的三维钛酸盐人工光合体系能显著提高材料的CO2光还原产生碳氢化合物性能，且其结构可控。
Description
技术领域
本发明属于材料制备及光催化技术领域，特别涉及一种钛酸盐墨水的制备方法及打印多孔钛酸盐人工光合体系的方法。
背景技术
能源问题和环境问题是当今世界重要难题，利用光催化技术生成清洁能源、降解污染物将有助于缓解能源和环境问题。自20世纪70年代二氧化钛被证实具有光解水产氢的性能以来，光催化材料得到了广泛的研究和发展。人工光合体系通过消耗自然界常见的水和CO2产生碳氢化合物、氢气等清洁能源，类似自然光合作用是一种新型有效的能源技术。二氧化钛是研究最为广泛的光催化材料，其他以二氧化钛为基础具有钙钛矿结构的钛酸盐也被广泛研究和应用，如钛酸锶、钛酸钙，钛酸铅等，这些钛酸盐都被证实可制成人工光合体系。
多孔光催化材料一直是光催化领域研究热点，引入多孔可有效提升材料比表面积从而大大增多反应活性位点，这对反应过程光捕获、质传递有很大帮助，多孔光催化材料往往比对应非多孔光催化材料更高效。围绕多孔钛酸盐光催化体系，有不少文献报道，如中国专利CN104383906A，名称为“一种多孔钛酸锶光催化剂的制备方法”，该专利的技术特点在于提供一种采用溶胶-凝胶法制备合成多孔钛酸锶光催化剂的方法，以不同分子量的聚乙二醇系列表面活性剂作为成孔剂，合成具有高孔隙率和高比表面积的多孔钛酸锶材料，但是该技术单一以聚乙二醇为成孔剂，形成的多孔尺寸收到限制，仅形成孔径单一的多孔钛酸锶光催化材料；如中国专利CN105000594A，名称为“一种分等级多孔二氧化钛微球及其制备方法”，该专利的技术特点在于提供了一种分等级多孔二氧化钛微球及其制备方法和应用，解决了现有的分等级多孔二氧化钛材料的制备方法复杂和需要后续处理等缺点，并且首次将这种材料构筑成为气体传感器应用于丙酮气体检测，该技术提出简单且不需后续处理的分等级多孔二氧化钛材料制备方法，但是该技术最终获得分等级多孔二氧化钛为粉末体系，在实际光催化应用中存在不易收集和重复利用的缺点，这也是其他粉末光催化体系普遍存在的缺陷；再如中国专利CN104477983A，名称为“阶层多孔二氧化钛块体的制备方法”，该专利的技术特点在于提供了一种阶层多孔二氧化钛块体的制备方法，该方法工艺简单，成本低，条件温和，所制备二氧化钛块体具有很好的机械强度，经后续处理后所形成的空隙分布均匀；该专利制备出光催化块体材料可有效避免粉末体系不易收集和重复利用的缺陷，但是该技术制备的二氧化钛块体是简单的多孔大块，无法制成有特定结构的框架，不能设计结构，在实际中难以制成光能转化器件。
发明内容
本发明提供钛酸盐墨水的制备方法及打印多孔钛酸盐人工光合体系的方法，能克服当前粉末光催化体系低效、不易收集重复利用的不足，利用3D打印技术实现三维高效光催化体系的结构化构筑，制备的多孔钛酸盐人工光合体系具有高比表面和气体传输效率，且可根据实际需求设计不同结构应用于不同设备。这种打印多孔钛酸盐人工光合体系的方法为光催化技术进一步应用提供更多可能。
本发明的技术方案如下：
一种钛酸盐墨水的制备方法，包括以下步骤：
S1：将金属A的盐类化合物溶解于有机溶剂B中，得到有机溶液；所述金属A选自金属Sr，Ca，Pb中的一种，有机溶剂选自乙醇、异丙醇、正丁醇中的一种；
S2：往步骤S1得到的所述有机溶剂中加入钛酸四异丙酯和乙酰丙酮，搅拌后获得混合溶液Ⅰ；
S3：往步骤S2得到的所述混合溶液Ⅰ中表面活性剂C，混合均匀，得到混合溶液Ⅱ；
S4：往所述混合溶液Ⅱ中加入纳米二氧化硅颗粒，超声清洗，得到混合溶液Ⅲ；超声时间以分散均匀为依据，优选30-240分钟；
S5：往所述混合溶液Ⅲ中加入聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和浓氨水，得到混合溶液Ⅳ；其中，聚乙烯吡咯烷酮起稳定化作用可减弱打印模型被烧处理产生的体积变化，浓氨水起到调节水解速度作用；
S6：将所述混合溶液Ⅳ挥发溶剂浓缩获得所述钛酸盐墨水。该浓缩时间受加热温度和原始有机溶剂量决定，有机溶剂越多，加热温度越低，浓缩时间越长，但不超过12小时。
优选的，所述步骤S3中所述表面活性剂C选自三嵌段共聚物-普朗尼克F127(F127)，三嵌段共聚物-普朗尼克P123(P123)，十二烷基硫酸钠(SDS)，十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)，十二烷基苯磺酸(DBSA)中的一种。
优选的，所述钛酸四异丙酯和所述金属A的摩尔比与所得钛酸盐对应元素原子比一致，所述金属A的盐类化合物和有机溶剂的质量比优选10-80％；钛酸四异丙酯和乙酰丙酮的摩尔比为50％；所述表面活性剂C和钛酸四异丙酯的质量比为5-25％；纳米二氧化硅颗粒和钛酸四异丙酯的质量比优选的为1-10％；所述聚乙烯吡咯烷酮和钛酸四异丙酯的质量比优选4-6％；所述浓氨水和钛酸四异丙酯的质量比优选1-2％。其中，表面活性剂C和纳米二氧化硅量的改变将导致人工光合体系的比表面积和介孔特征发生改变，量越多则比表面积越大，纳米二氧化硅直径越大则形成介孔尺寸越大。
优选的，所述步骤S4中所述纳米二氧化硅颗粒尺寸为15nm、30nm或50nm。选用不同直径纳米二氧化硅颗粒，则纳米二氧化硅颗粒和钛酸四异丙酯的质量比优选区间不同：其中直径为15nm，质量比优选1-10％；直径为30nm，质量比优选1-6％；直径为50nm，质量比优选1-3％。
优选的，所述步骤S1中所述金属A的加入量为0，步骤S6获得的所述钛酸盐墨水为二氧化钛墨水。
优选的，所述步骤S6中浓缩液体积达到原混合溶液体积的10-20％时，可作为钛酸盐墨水使用。
优选的，所述钛酸盐墨水呈半固态，其储存模量和损耗模量均在104Pa数量级，且储存模量大于损耗模量。
本发明还提供一种打印多孔钛酸盐人工光合体系的方法，包括以下步骤：
T1：将钛酸盐墨水转移至30mL聚丙烯3D打印料筒；安装到3D打印设备上并和气压传输装置连接；将硼玻璃针头连接到3D打印料筒上；
所述3D打印设备为杭州先临三维科技股份有限公司生产的Einstar-5型3D打印***；所述3D打印针头为自拉制硼玻璃针头，针头尖端直径优选5μm，10μm，30μm；
T2：通过编写G-code代码绘制三维模型设置打印路径将所述钛酸盐墨水打印成三维结构，打印过程在平面凡士林基体上进行，温度为20-30℃，湿度为30-50％，压力为0.1-0.3mPa，针头移动速度为0.5-3mm·s-1；
T3：将打印构筑的三维结构转移至鼓风干燥箱，20-40℃保温12-24小时；
T4：将钛酸盐三维结构于500-650℃焙烧4-6小时；
T5：将焙烧后的三维结构浸入6mol/L氢氧化钾溶液并置于水热釜，160-200℃保温48-72小时，洗涤烘干即得具有三维结构的钛酸盐人工光合体系。
上述步骤T2中，所述三维模型根据具体要求确定，可选用逐层排列柴垛模型、蜂窝模型等；所述打印压力优选0.1-0.3mPa，不同直径针头的压力优选区间不同，其中5μm针头优选0.25-0.3mPa，10μm针头优选0.15-0.25mPa，30μm针头优选0.1-0.15mPa；所述打印速度优选0.5-3mm·s-1，不同直径针头的压力优选区间不同，其中5μm针头优选0.5-1mm·s-1，10μm针头优选0.5-1.5mm·s-1，30μm针头优选0.5-3mm·s-1。
优选的，所述步骤T1中的所述钛酸盐墨水选自上述钛酸盐墨水的制备方法所制得的钛酸盐墨水。
优选的，所述钛酸盐人工光合体系比表面积为150-270m2/g，含2-25nm分级介孔。
本发明基于以下原理：利用三维直写技术制备的多孔钛酸盐人工光合体系具有宏观三维结构，同时具有分级介孔结构(孔径区间2-25nm)和高的比表面积(高达270m2g-1)可有效促进光捕获，并可进一步提升气体传输效率，反应气体和产生气体快速扩散加速反应进一步进行。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
(1)本发明首次将三维直写技术和人工光合体系结合，制备出可用于三维直写技术的钛酸盐墨水并成功实现打印三维分级结构的人工光合体系；使用三维直写技术，通过结构设计可简单地制备出具有不同宏观结构和微观分级结构的三维体系，三维及分级多孔结构更精密可控，进而有助于提升人工光合体系的催化效果；
(2)本发明制备钛酸盐人工光合体系具有分级大孔-介孔结构，并可通过对墨水配方的调节实现比表面积的调控(高达270m2g-1)和孔径大小的调控(2-15nm)；
(3)本发明多孔钛酸盐人工光合体系结构可调，形成不同尺度的块状结构，相比于粉末体系容易收集并重复利用；
(4)本发明制备多孔钛酸盐人工光合体系CO2还原效率获得显著提升；
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
图1为本发明实施例1所得三维多孔二氧化钛人工光合体系的扫描电子显微镜照片；
图2为本发明实例1所得三维多孔二氧化钛人工光合体系及其粉末的CO2还原测试，CO和CH4产率柱状图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应该理解，这些实施例仅用于说明本发明，而不用于限定本发明的保护范围。在实际应用中本领域技术人员根据本发明做出的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
为了更好的说明本发明，下方结合附图对本发明进行详细的描述。
下述实施例中所用试剂都为sigma-aldrich和阿拉丁的分析纯试剂。
实施例1
将2.84g钛酸四异丙酯和1g乙酰丙酮加入到10g乙醇中搅拌得到混合溶液(此实施例为TiO2体系，属钛酸盐体系特例)；加入0.5g十二烷基苯磺酸(DBSA)搅拌均匀，加入0.1g直径为15nm的纳米二氧化硅颗粒超声60分钟分散均匀；加入0.15g聚乙烯吡咯烷酮和0.03g浓氨水并搅拌均匀；将上述混合液置于80℃恒温水浴搅拌器中敞口加热搅拌8小时，待混合液浓缩至原液的10％左右取出得到二氧化钛墨水。
使用旋转流变仪(Bohlin Instruments Genmini 200HR)，通过频率扫描模式和应力扫描模式测定该二氧化钛墨水的粘度-剪切速率曲线和模量-应力曲线，分析曲线可知该墨水的存储模量和损耗模量在104Pa数量级，且存储模量大于损耗模量。
将该二氧化钛墨水转移至3D打印料筒并安装与3D打印设备，所述3D打印设备为杭州先临三维科技股份有限公司生产的Einstar-5型3D打印***；3D打印在白凡士林基体上进行，需制作凡士林3D打印基底，基体在焙烧过程起牺牲层作用；所述白凡士林基体通过以下方法制备：刮取白凡士林至直径为200mm的石英培养皿；加热使白凡士林熔化，待完全熔化后将培养皿移至3D打印平台；随温度降低白凡士林固化成形成平面；3D打印在温度为25℃，湿度为30％的条件下进行，选用的三维模型为逐层柴垛模型；打印使用10μm硼玻璃针头，施加压力为0.15mPa，打印速度为0.8mm·s-1；打印完成2×2×1mm三维模型需4小时；获得的三维模型具有宏观大孔(数百微米)，通过结构设计可表现为不同的宏观结构。
打印后将三维结构置于20℃鼓风干燥箱中保温24小时；然后用马弗炉在550℃焙烧4小时，升温温度为5℃/h，焙烧后结构中形成直径约2nm的介孔；将经过焙烧的样品浸入6mol/L氢氧化钾溶液并180℃水热72小时，侵蚀后形成直径约12nm的介孔(原SiO2纳米颗粒)；水热处理后用去离子水清洗10次使冲洗液pH呈中性；60℃真空干燥即得三维多孔二氧化钛人工光合体系，比表面积为237m2/g。
请参见图1，其表示为三维多孔二氧化钛人工光合体系的扫描电子显微镜照片，从图中可以观察到明显的三维结构特性。从宏观上表现为三维块状体系，相比于粉末体系容易收集并重复利用。
对比例1
将实施例1所得的三维多孔二氧化钛人工光合体系研磨，获得粉末状的三维多孔二氧化钛人工光合体系，即图2中的横坐标TiO2粉末。
对比例2
除SiO2的添加量为0，其他的原料添加量以及步骤均与实施例1相同，得到只添加DBSA未添加SiO2的二氧化钛墨水打印所得的三维多孔二氧化钛人工光合体系，即图2中的TiO2(DBSA)。
实验
构筑的各个人工光合体系CO2还原性能测试在光催化石英器皿中进行。取50g样品平铺在直径为50nm的培养皿内，将培养皿置于300mL光催化石英反应器中，光催化剂为Au/RuO2。对整个石英反应***抽真空，然后通入CO2达到大气压，如此重复3次，最后一次通入CO2至0.03mPa，以待反应。用铝箔纸包裹反应器，避光静置1h，使待测试样品和CO2气氛达到吸附平衡。1h后打开Xe灯(PerkinElmer，300W)，用紫外可见光照射反应器。同时气相色谱仪(北京奥晶科技，GC-7920)开始采集数据，采集间隔为1h。采集的数据处理后得到紫外-可见光照射下还原CO2生成CO的产率图。
请参见图2，其表示为实施例1打印所得的三维多孔二氧化钛人工光合体系(TiO2(DBSA/SiO2))、对比例1的二氧化钛粉末(TiO2粉末)和对比例2的只添加DBSA未添加SiO2的二氧化钛墨水打印所得的三维多孔二氧化钛人工光合体系(TiO2(DBSA))在紫外-可见光照射下还原CO2生成CO的对比图，其中二氧化钛粉末对比样品是实施例1所得三维多孔二氧化钛人工光合体系研磨获得。比较两者CO产率，可见三维多孔二氧化钛人工光合体系CO产生速度快于二氧化钛粉末样品，三维多孔二氧化钛人工光合体系CO产生速率比相同比表面积的粉末对比样高100％左右，同时只添加DBSA未添加SiO2的二氧化钛墨水打印所得的三维多孔二氧化钛人工光合体系比表面积相对其他两种样品更小，CO产生速率对比二氧化钛粉末样品提高了50％，相比添加了SiO2的三维多孔二氧化钛人工光合体系则降低了25％。CO2光还原速率提高受益于打印三维结构对光捕获和气体传输的促进。因此可见，本实施例打印获得的三维多孔二氧化钛人工光合体系在紫外-可见光范围内具有良好光催化性能。
实施例2
将2.06g乙酸锶加入至20g乙醇搅拌得到有机溶液；加入2.84g钛酸四异丙酯和1g乙酰丙酮搅拌形成混合溶液，钛酸四异丙酯和乙酸锶的摩尔比为1:1；加入0.284g三嵌段共聚物-普朗尼克P123搅拌均匀，加入0.08g直径为50nm的纳米二氧化硅颗粒超声120分钟分散均匀；加入0.12g聚乙烯吡咯烷酮和0.025g浓氨水并搅拌均匀；将上述混合液置于65℃恒温水浴搅拌器中敞口加热搅拌12小时，伴随搅拌和溶剂挥发，混合液由澄清变为浑浊最终再次变为澄清；得到的浓缩液为钛酸盐墨水；
取出该钛酸盐墨水并转移至3D打印料筒以待打印构型；3D打印在白凡士林基体上进行，打印温度为25℃，湿度为40％，选用模型为逐层柴垛模型；打印使用30μm硼玻璃针头，施加压力为0.1mPa，打印速度为3mm·s-1；
打印后将三维结构置于25℃鼓风干燥箱中保温20小时；在600℃焙烧6小时，升温温度为5℃/h；将经过焙烧的样品浸入6mol/L氢氧化钾溶液置于水热斧200℃水热60小时；水热处理后用去离子水清洗多次并于60℃真空干燥获得三维多孔钛酸锶人工光合体系。
实施例3
将4.234g硝酸锶加入至25g异丙醇搅拌较长时间(约1小时)得到有机溶液；加入5.68g钛酸四异丙酯和2g乙酰丙酮搅拌形成混合溶液；加入1.136g三嵌段共聚物-普朗尼克F127搅拌均匀，F127在有机溶液中溶解较慢，适当加热可加快溶解，加热至50℃搅拌30分钟；加入0.227g直径为30nm的纳米二氧化硅颗粒超声240分钟分散均匀；加入0.227g聚乙烯吡咯烷酮和0.114g浓氨水并搅拌均匀；将上述混合液置于90℃恒温水浴搅拌器中敞口加热搅拌12小时，混合液由淡黄色澄清变为浑浊最终变为深黄色澄清；得到的浓缩液为钛酸盐墨水；
将该钛酸盐墨水取出并转移至3D打印料筒以待打印构型；3D打印在白凡士林基体上进行，打印温度为25℃，湿度为35％，选用蜂窝模型；打印使用30μm硼玻璃针头，施加压力为0.14mPa，打印速度为2.5mm·s-1；
打印后将三维结构置于40℃鼓风干燥箱中保温18小时；在650℃焙烧6小时，升温温度为5℃/h；将经过焙烧的样品浸入6mol/L氢氧化钾溶液置于水热斧200℃水热72小时；水热处理后纯水冲洗多次并于60℃真空干燥获得三维多孔钛酸锶人工光合体系。
实施例4
将1.58g乙酸钙加入至15g乙醇搅拌得到有机溶液；加入2.84g钛酸四异丙酯和1g乙酰丙酮搅拌形成混合溶液，钛酸四异丙酯和乙酸钙的摩尔比为1:1；加入0.142g十二烷基硫酸钠并加热至60℃搅拌均匀；加入0.0284g直径为15nm的纳米二氧化硅颗粒超声90分钟分散均匀；加入0.17g聚乙烯吡咯烷酮和0.057g浓氨水并搅拌均匀；将上述混合液置于70℃恒温水浴搅拌器中敞口加热搅拌8小时；得到均匀浓缩液为钛酸盐墨水；
将得到的该钛酸盐墨水取出并转移至3D打印料筒以待打印构型；3D打印在白凡士林基体上进行，打印温度为20℃，湿度为35％，选用模型为逐层柴垛模型；打印使用5μm硼玻璃针头，施加压力为0.25mPa，打印速度为0.5mm·s-1；
打印后将三维结构置于40℃鼓风干燥箱中保温12小时；在550℃焙烧6小时，升温温度为5℃/h；将经过焙烧的样品浸入6mol/L氢氧化钾溶液置于水热斧160℃水热72小时；水热处理后纯水冲洗多次并于60℃真空干燥获得三维多孔钛酸钙人工光合体系。
实施例5
将3.79g乙酸铅加入至10g正丁醇搅拌得到有机溶液；加入2.84g钛酸四异丙酯和1g乙酰丙酮搅拌形成混合溶液；加入0.71g十六烷基三甲基溴化铵搅拌均匀，加入0.284g直径为30nm的纳米二氧化硅颗粒超声180分钟分散均匀；加入0.15g聚乙烯吡咯烷酮和0.02g浓氨水并搅拌均匀；将上述混合液置于90℃恒温水浴搅拌器中敞口加热搅拌6小时；得到均匀浓缩液为钛酸盐墨水；
将得到的该钛酸盐墨水取出并转移至3D打印料筒以待打印构型；3D打印在白凡士林基体上进行，打印温度为30℃，湿度为50％，选用模型为逐层柴垛模型；打印使用30μm硼玻璃针头，施加压力为0.12mPa，打印速度为2.5mm·s-1；
打印后将三维结构置于30℃鼓风干燥箱中保温15小时；在650℃焙烧4小时，升温温度为5℃/h；将经过焙烧的样品浸入6mol/L氢氧化钾溶液置于水热斧200℃水热60小时；水热处理后纯水冲洗多次并80℃真空干燥获得三维多孔钛酸铅人工光合体系。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (10)
1.一种钛酸盐墨水的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将金属A的盐类化合物溶解于有机溶剂B中，得到有机溶液；所述金属A选自金属Sr，Ca，Pb中的一种，有机溶剂选自乙醇、异丙醇、正丁醇中的一种；
S2：往步骤S1得到的所述有机溶剂中加入钛酸四异丙酯和乙酰丙酮，搅拌后获得混合溶液Ⅰ；
S3：往步骤S2得到的所述混合溶液Ⅰ中表面活性剂C，混合均匀，得到混合溶液Ⅱ；
S4：往所述混合溶液Ⅱ中加入纳米二氧化硅颗粒，超声清洗，得到混合溶液Ⅲ；
S5：往所述混合溶液Ⅲ中加入聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和浓氨水，得到混合溶液Ⅳ；
S6：将所述混合溶液Ⅳ挥发溶剂浓缩获得所述钛酸盐墨水。
2.如权利要求1所述的钛酸盐墨水的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中所述表面活性剂C选自三嵌段共聚物-普朗尼克F127(F127)，三嵌段共聚物-普朗尼克P123(P123)，十二烷基硫酸钠(SDS)，十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)，十二烷基苯磺酸(DBSA)中的一种。
3.如权利要求1所述的钛酸盐墨水的制备方法，其特征在于，所述钛酸四异丙酯和所述金属A的摩尔比与所得钛酸盐对应元素原子比一致，所述金属A的盐类化合物和有机溶剂的质量比优选10-80％，钛酸四异丙酯和乙酰丙酮的摩尔比为50％；所述表面活性剂C和钛酸四异丙酯的质量比为5-25％，纳米二氧化硅颗粒和钛酸四异丙酯的质量比为1-10％；所述聚乙烯吡咯烷酮和钛酸四异丙酯的质量比优选4-6％；所述浓氨水和钛酸四异丙酯的质量比优选1-2％。
4.如权利要求3所述的钛酸盐墨水的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中所述纳米二氧化硅颗粒尺寸为15nm、30nm或50nm。
5.如权利要求1所述的钛酸盐墨水的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中所述金属A的加入量为0，步骤S6获得的所述钛酸盐墨水为二氧化钛墨水。
6.如权利要求1所述的钛酸盐墨水的制备方法，其特征在于，所述步骤S6中浓缩液体积达到原混合溶液体积的10-20％时，可作为钛酸盐墨水使用。
7.如权利要求1所述的钛酸盐墨水的制备方法，其特征在于，所述钛酸盐墨水呈半固态，其储存模量和损耗模量均在104Pa数量级，且储存模量大于损耗模量。
8.一种打印多孔钛酸盐人工光合体系的方法，其特征在于，包括以下步骤：
T1：将钛酸盐墨水转移至30mL聚丙烯3D打印料筒；安装到3D打印设备上并和气压传输装置连接；将硼玻璃针头连接到3D打印料筒上；
T2：通过编写G-code代码绘制三维模型设置打印路径将所述钛酸盐墨水打印成三维结构，打印过程在平面凡士林基体上进行，温度为20-30℃，湿度为30-50％，压力为0.1-0.3mPa，针头移动速度为0.5-3mm·s-1；
T3：将打印构筑的三维结构转移至鼓风干燥箱，20-40℃保温12-24小时；
T4：将钛酸盐三维结构于500-650℃焙烧4-6小时；
T5：将焙烧后的三维结构浸入6mol/L氢氧化钾溶液并置于水热釜，160-200℃保温48-72小时，洗涤烘干即得具有三维结构的钛酸盐人工光合体系。
9.如权利要求8所述的打印多孔钛酸盐人工光合体系的方法，其特征在于，所述步骤T1中的所述钛酸盐墨水选自权利要求1-7任一权利要求所制得的钛酸盐墨水。
10.如权利要求8所述的打印多孔钛酸盐人工光合体系的方法，其特征在于，所述钛酸盐人工光合体系比表面积为150-270m2/g，含2-25nm分级介孔。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810468916.8A CN108722499A (zh) | 2018-05-16 | 2018-05-16 | 一种钛酸盐墨水的制备方法及打印多孔钛酸盐人工光合体系的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810468916.8A CN108722499A (zh) | 2018-05-16 | 2018-05-16 | 一种钛酸盐墨水的制备方法及打印多孔钛酸盐人工光合体系的方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108722499A true CN108722499A (zh) | 2018-11-02 |
Family
ID=63937393
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810468916.8A Pending CN108722499A (zh) | 2018-05-16 | 2018-05-16 | 一种钛酸盐墨水的制备方法及打印多孔钛酸盐人工光合体系的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108722499A (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06344554A (ja) * | 1993-06-11 | 1994-12-20 | Ricoh Co Ltd | インクジェットヘッドおよび製造方法 |
| CN101716519A (zh) * | 2009-11-06 | 2010-06-02 | 彭子明 | 掺杂复合纳米TiO2粉体及其制备方法 |
| CN102070953A (zh) * | 2009-11-19 | 2011-05-25 | 江南大学 | 一种光敏化纳米氧化钛溶胶喷墨墨水的制备方法 |
| CN104151868A (zh) * | 2014-07-10 | 2014-11-19 | 池州市英派科技有限公司 | 一种光催化效果增强的改性纳米二氧化钛及其制备方法 |
| CN106366757A (zh) * | 2016-08-29 | 2017-02-01 | 佛山市高明区尚润盈科技有限公司 | 一种水溶性光致变色油墨的制备方法 |
-
2018
- 2018-05-16 CN CN201810468916.8A patent/CN108722499A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06344554A (ja) * | 1993-06-11 | 1994-12-20 | Ricoh Co Ltd | インクジェットヘッドおよび製造方法 |
| CN101716519A (zh) * | 2009-11-06 | 2010-06-02 | 彭子明 | 掺杂复合纳米TiO2粉体及其制备方法 |
| CN102070953A (zh) * | 2009-11-19 | 2011-05-25 | 江南大学 | 一种光敏化纳米氧化钛溶胶喷墨墨水的制备方法 |
| CN104151868A (zh) * | 2014-07-10 | 2014-11-19 | 池州市英派科技有限公司 | 一种光催化效果增强的改性纳米二氧化钛及其制备方法 |
| CN106366757A (zh) * | 2016-08-29 | 2017-02-01 | 佛山市高明区尚润盈科技有限公司 | 一种水溶性光致变色油墨的制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| CHEN LIAO ET AL.: "3D Printing of Artificial Leaf with Tunable Hierarchical Porosity for CO2 Photoreduction", 《CHEMISTRY OF MATERIALS》 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107754861B (zh) | 一种碳量子点/金属有机骨架催化剂的制备方法和应用 | |
| CN101823703B (zh) | 一种花片状氧化锡纳米粉体的可控制备方法 | |
| CN105486733B (zh) | 一种镂空状碘化氧铋/氮杂石墨烯量子点微球的制备方法及用途 | |
| CN109516505A (zh) | 一种钴硫化物的制备方法及其产物和应用 | |
| CN106268750B (zh) | 一种可见光响应型光还原活性SnO2-X纳米颗粒的制备方法 | |
| CN105752975B (zh) | 电子束辐照制备荧光石墨烯量子点的方法 | |
| CN106430304B (zh) | 一种高比表面耐高温铈锆固溶体的制备方法 | |
| CN108453265A (zh) | 一种二氧化硅纳米管限域镍纳米颗粒及其制备方法 | |
| CN105032462B (zh) | 一种铁氮掺杂碳纳米粒子光催化剂的制备方法 | |
| CN110407223A (zh) | Ssz-13分子筛及制备、scr催化剂及制备 | |
| CN103933957B (zh) | 一种高结晶、尺寸可控、高能面暴露的多孔单晶纳米二氧化钛光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN107597134A (zh) | 一种Cu掺杂BiVO4多孔纳米管光催化剂的制备方法 | |
| CN101224903A (zh) | 一种二氧化铈纳米立方块的制备方法 | |
| CN109046421B (zh) | 一种利用季铵碱制备c,n共掺杂纳米管/棒催化材料的方法 | |
| CN104495922A (zh) | 一种钇酸铋纳米棒及其制备方法和用途 | |
| CN107879375A (zh) | 一种可控管径的铌酸盐纳米管材料的制备方法 | |
| CN108722499A (zh) | 一种钛酸盐墨水的制备方法及打印多孔钛酸盐人工光合体系的方法 | |
| CN106964362A (zh) | 金属钼酸盐/碳复合纳米纤维及其制备方法以及复合材料及其应用 | |
| CN107416899B (zh) | 一种纳米线α-Bi2O3粉末材料的制备方法 | |
| CN105399138A (zh) | 一种钙钛矿SrTiO3四方纳米颗粒的制备方法及产物 | |
| CN108457000A (zh) | 负载在纳米纤维膜上的CuO/ZnO异质结构及其制备方法 | |
| CN107935043A (zh) | 光催化活性的钨酸铋空心微球的制备方法 | |
| CN105668605B (zh) | 一种鸟巢状具有高比表面积介孔二氧化铈的制备方法 | |
| CN103570031A (zh) | 水热技术制备BaCuSi2O6和BaCu2Si2O7颜料的方法 | |
| CN103074661A (zh) | 一种调控二氧化钛纳米管阵列表面亲-疏水性的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20181102 |