能谱并结合XRF表征结果说明该微米立方晶体由Ta、O和Cl三种元素组成，其原子比为1:2.14:0.68 ;图5为钽氧氯立方晶体的紫外-可见漫反射吸收光谱，其较高的吸收强度说明了该钽氧氯立方晶体在波长小于280nm的区域具有较强的光吸收；图6阻抗谱说明钽氧氯立方晶体具有较高的电荷迀移效率。
[0040]本实施例所得钽氧氯微米立方晶体光催化产氢性能测试如下:
[0041 ] 将20mg钽氧氯微米立方晶体与商品氧化钽(C-Ta2O5)，纳米分级结构氧化钽(Ta2O5NHs)分别分散在10ml 30 %乳酸水溶液中，加入5wt %的氯铂酸作为助催化剂，在模拟太阳光源下(300W氙灯)光照6小时后，在进行制氢实验，实验前关灯，反应溶液置于密闭体系容器中，连接气相色谱以便实时测量反应产生氢气含量。将反应容器抽真空15分钟后，开灯，每小时测量一次体系内的氢气含量。参照附图7所示，图7显示钽氧氯微米立方晶体的模拟太阳光催化产氢性能远高于C-Ta2O5和Ta 205NHs，具有较强的光催化产氢能力。
[0042]实施例2
[0043]将实施例1中温度调整到100°C (即200°C温度下加热改为:100°C温度下加热)，重复以上实施例1的步骤，得到产物，所得的产物为1.2-3 μπι的微米立方块，利用场发射扫描电镜和X射线能谱对产物的结构和形貌进行表征，如图8所示，说明了得到的产物为钽氧氯微米立方晶体，分子式为TaO(5_x)/2Clx(x = 0.64)。
[0044]实施例3
[0045]将实施例1中TaCl5的物质的量增加到Immol，重复以上实施例1的步骤，得到产物，所得的产物为0.7-1.5 μπι的微米立方块，利用场发射扫描电镜和X射线能谱对产物的结构和形貌进行表征，如图9所示，说明了得到的产物为钽氧氯微米立方晶体。
[0046]实施例4
[0047]将实施例1中0.20mmol TaCl5替换为0.20mmol Ta (OC2H5)，重复以上实施例1的步骤，得到产物，所得的产物为0.3-1.7 μ m的微米立方块，利用场发射扫描电镜和X射线能谱对产物的结构和形貌进行表征，如图10所示，说明了得到的产物为钽氧氯微米立方晶体。
[0048]实施例5
[0049]将实施例1中HCl与羧酸的摩尔比调整为1:5.64，重复以上实施例1的步骤，得到产物，所得的产物为1.2-2.2 μ m的微米立方块，分子式为TaO(5_x)/2Clx (x = 0.81)，利用场发射扫描电镜和X射线能谱对产物的结构和形貌进行表征，如图11所示，说明了得到的产物为钽氧氯微米立方晶体。
[0050]实施例6
[0051]将实施例1中HCl与羧酸的摩尔比调整为为1:1.41，重复以上实施例1的步骤，得到产物，所得的产物为0.8-1.4 μ m的微米立方块，分子式为TaO(5_x)/2Clx (x = 0.51)，利用场发射扫描电镜和X射线能谱对产物的结构和形貌进行表征，如图12所示，说明了得到的产物为钽氧氯微米立方晶体。
[0052]实施例7
[0053]将实施例1中反应时间由1h调整为3h，重复以上实施例1的步骤，得到产物，所得的产物为0.3-1.5 μπι的微米立方块，利用场发射扫描电镜和X射线能谱对产物的结构和形貌进行表征，如图13所示，说明了得到的产物为钽氧氯微米立方晶体。
[0054]实施例8
[0055]将实施例1中冰醋酸替换为丙酸，重复以上实施例1的步骤，得到产物，所得的产物为2.2-2.7 μ m的微米立方块，利用场发射扫描电镜和X射线能谱对产物的结构和形貌进行表征，如图14所示，说明了得到的产物为钽氧氯微米立方晶体。
[0056]本发明所列举的各原料，以及本发明各原料的上下限、区间取值，以及工艺参数(如温度、时间等)的上下限、区间取值都能实现本发明，在此不一一列举实施例。
【主权项】
1.一种钽氧氯微米立方晶体光催化剂，其特征在于由含有Ta 5+的钽盐在HCl-羧酸混合体系中水解、过滤并干燥得到；其由钽、氧和氯三种元素组成，分子式为TaO(5_x)/2Clx(x =0.51?0.81);具有单晶性质，曝露晶面为{100};为立方块形貌，尺寸0.2-3.0 μ m。
2.如权利要求1所述钽氧氯微米立方晶体光催化剂，其特征在于所述含有Ta5+的钽盐为有机钽盐和无机钽盐，无机钽盐为五氯化钽，有机钽盐为乙醇钽。
3.如权利要求1所述钽氧氯微米立方晶体光催化剂，其特征在于所述HCl与羧酸的摩尔比为1: (1.4?5.6)。
4.如权利要求1所述钽氧氯微米立方晶体光催化剂，其特征在于所述羧酸为冰醋酸或丙酸。
5.如权利要求1所述钽氧氯微米立方晶体光催化剂，其特征在于所述水解反应条件为100-240 °C 反应 3-18h。
6.权利要求1所述钽氧氯微米立方晶体光催化剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤: 1)将含有Ta5+的钽盐溶解到浓盐酸与羧酸的混合溶液中，其中HCl与羧酸的摩尔比为1: (1.4 ?5.6)； 2)将溶有钽盐的混合溶液在100-240°C温度下水解反应3-18小时； 3)自然冷却，过滤收集沉淀物，干燥得到钽氧氯微米立方晶体。
7.如权利要求6所述钽氧氯微米立方晶体光催化剂的制备方法，其特征在于所述含有Ta5+的钽盐为有机钽盐和无机钽盐，无机钽盐为五氯化钽，有机钽盐为乙醇钽。
8.如权利要求6所述钽氧氯微米立方晶体光催化剂的制备方法，其特征在于所述羧酸为小分子直链羧酸冰醋酸或丙酸。
9.权利要求1所述钽氧氯微米立方晶体光催化剂在光催化产氢领域的应用。
【专利摘要】本发明公开了一种钽氧氯微米立方晶体光催化剂及其制备方法和应用。其制备过程如下：将含有Ta5+的钽盐溶解到浓盐酸与羧酸的混合溶液中，其中HCl与羧酸的摩尔比1:(1.4～5.6)；将溶有钽盐的混合溶液在100-240℃温度下水解反应3-18小时；自然冷却，过滤收集沉淀物，干燥得到钽氧氯微米立方晶体。该制备方法简单，反应温和，重复性好，可广泛应用于前驱体水解较快的金属氧化物的单晶结构的制备。该微米立方晶体具有高结晶度，强吸光能力和快的电荷迁移效率，具有较强的光催化产氢能力，在太阳能的利用与光化学转换领域有广泛的应用前景。
【IPC分类】B01J27-06, C01G35-00, C01B3-02
【公开号】CN104874410
【申请号】CN201510242161
【发明人】官建国, 涂浩, 许蕾蕾
【申请人】武汉理工大学
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年5月12日