CN101641292A - 生产用于光催化剂的三氧化钨粉末的方法，用于光催化剂的三氧化钨粉末，及光催化剂产品 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了生产用于光催化剂的三氧化钨粉末的方法，其特征在于所述方法包括：升华步骤，通过在氧气氛中使用电感耦合等离子体处理升华钨金属粉末或钨化合物粉末获得三氧化钨粉末，和热处理步骤，在氧化性气氛中在300℃到1000℃下热处理在所述升华步骤中获得的三氧化钨粉末10分钟到2小时。通过根据本发明的生产用于光催化剂的三氧化钨粉末的方法获得的三氧化钨粉末在可见光下具有优异的光催化性能。

Description

生产用于光催化剂的三氧化钨粉末的方法，用于光催化剂的三氧化钨粉末，及光催化剂产品
技术领域
本发明涉及生产可见光光催化剂材料的方法、光催化剂材料和光催化剂产品，特别涉及生产用于光催化剂的三氧化钨粉末的方法、用于光催化剂的三氧化钨粉末和光催化剂产品。
背景技术
目前，二氧化钛经常用作光催化剂材料，用于比如防垢和除臭的目的。此外，光催化剂材料用于多种领域，包括用于室外用途的建筑材料、用于室内用途的建筑材料、和用于家用电器(比如照明设备、冰箱、空调和卫生间设备)的材料。然而，由于二氧化钛在紫外线区激发，在接收较少量紫外光的室内领域中不能获得足够的光催化性能。
因此，最近已进行在可见光下也具有光催化性能的光催化剂(所谓的可见光光催化剂)的研究和开发。
关于可见光光催化剂，已知钨氧化物。使用钨氧化物作为可见光光催化剂的技术公开于例如专利文献1(日本未审专利申请公开No.2001-152130)。
关于在专利文献1中公开的作为可见光光催化剂的钨氧化物，通过溅射处理在基板上形成钨氧化物膜，所述钨氧化物的晶体结构主要是三斜。然而，所述溅射处理涉及将基板暴露于高温。因此，有时不能进行溅射处理，取决于基板的耐热温度。此外，溅射操作经常在高真空室等中进行，并涉及复杂的真空控制和处理。因此，出现了生产成本因基板的形状和尺寸可能极高的问题，和在宽区域上难以成膜的问题，例如在结构材料上。
另一方面，也考虑使用钨氧化物粉末作为光催化剂。如果钨氧化物处于粉末形式，可通过将所述粉末和有机结合剂(比如树脂)混合，并将所述混合物涂布在基板上来形成膜。因此，无需将基板暴露于高温，并可以在具有宽区域的材料(比如结构材料)上成膜。
关于生产钨氧化物粉末的方法，例如，日本未审专利申请公开No.2002-293544(专利文献2)描述了在空气中通过加热偏钨酸铵(APT)获得三氧化钨粉末的方法。在提出的所述方法中，通过其中将APT在空气中加热的方法获得粒径为0.010μm(BET比表面积为82m2/g)的三斜三氧化钨粉末。然而，制造效率低，因为需要20小时或更长时间的混炼以稳定BET比表面积。
专利文献1：日本未审专利申请公开No.2001-152130
专利文献2：日本未审专利申请公开No.2002-293544
专利文献3：日本未审专利申请公开No.2006-102737
非专利文献1：Journal of Solid State Chemistry，Vol.143，No.24，p.32，1999
发明内容
关于高效地获得细粉末的方法，例如，日本未审专利申请公开No.2006-102737(专利文献3)公开了热等离子体处理。通过热等离子体处理获得1nm到200nm的细粉末。
通过热等离子体处理确实有效地获得了细粉末。然而，即使所述细粉末原样用作光催化剂，光催化性质因为下列原因也不一定令人满意：尽管通过所述热等离子体方法获得了1nm到200nm的细粉末，但它们的平均粒径变化大。当光催化剂粉末用于光催化剂产品时，通过在基板上形成膜生产光催化剂产品。所述膜通过下述过程形成：将所述光催化剂粉末和树脂粘合剂混合，将所述混合物涂布在基板上，然后干燥所述混合物。因此，所述膜含有光催化剂粉末。通常，就含有光催化剂粉末的膜而言，暴露在所述膜的表面上的光催化剂粉末发挥光催化效果。在这样的情况下，所述光催化剂粉末的平均粒径越小，比表面积越大，因此，光催化效果由此变得越大。然而，如果平均粒径变化，膜的厚度或表面的粗糙度出现差异。膜的厚度或表面的粗糙度差异引起透光率变化，将产生外观问题，比如颜色不均匀。
此外，有多种钨氧化物，比如三氧化钨WO3、二氧化钨WO2、WO、W2O3、W4O5和W4O11。其中，三氧化钨WO3主要用于光催化剂材料，因为它具有优异的光催化性能且在空气中在常温下稳定。
然而，三氧化钨WO3具有复杂晶体结构，且即使对其施加小的压力，该晶体结构也容易变化。因此，三氧化钨WO3的光催化性能不稳定。三氧化钨具有多种晶体结构，包括单斜、斜方、三斜、六方、立方和四方。
例如，在专利文献1中公开的由钨氧化物组成的可见光光催化剂层具有分解有害气体(比如乙醛)的能力不足的问题，尽管它具有优异的亲水性。
此外，尽管当处理三氧化钨WO3粉末以使其更微细并改进光催化性能时，通过在空气中加热偏钨酸铵等生产的三氧化钨WO3粉末的晶体结构主要为单斜，但三氧化钨WO3细粉末的晶体结构因解聚处理施加的压力而变为主要为三斜(Journal of Solid State Chemistry，Vol.143，No.24，p.32，1999(非专利文献1))。此外，如上所述，所述光催化剂细颗粒越细，效果越显著。然而，尽管可通过所述解聚处理将所述粉末颗粒磨碎至一定程度，但难以将通过在空气中加热偏钨酸铵等生产的三氧化钨WO3粉末颗粒的尺寸减小至100nm或更小。
本发明考虑上述情况完成，旨在提供在可见光下具有高光催化性能的用于光催化剂的三氧化钨细粉末、生产所述粉末的方法、及使用所述用于光催化剂的三氧化钨细粉末的光催化剂产品。
根据本发明的生产用于光催化剂的三氧化钨粉末的方法解决了上述问题，其特征在于所述方法包括：升华步骤，通过在氧气氛中使用下列处理中的至少一种升华钨金属粉末或钨化合物粉末，获得三氧化钨粉末：电感耦合等离子体处理、电弧放电处理、激光处理和电子束处理；和热处理步骤，在氧化性气氛中在300℃到1000℃热处理在所述升华步骤中获得的三氧化钨粉末10分钟到2小时。
此外，根据本发明的用于光催化剂的三氧化钨粉末解决了上述问题，其特征在于所述粉末是通过上述生产用于光催化剂的三氧化钨粉末的方法获得的用于光催化剂的三氧化钨粉末，其中所述三氧化钨粉末的BET比表面积为8.2m2/g到820m2/g。
根据本发明的光催化剂产品解决了上述问题，其特征在于所述产品包含基板和在所述基板的表面上形成的光催化剂覆盖层，其中所述光催化剂覆盖层通过用有机或有机-无机复合粘合剂粘合权利要求10的用于光催化剂的三氧化物粉末而形成。
通过使用根据本发明的生产用于光催化剂的三氧化钨粉末的方法，可有效地生产粒径小且粒径分布窄的用于光催化剂的三氧化钨粉末。
此外，由于所述三氧化钨粉末的粒径小和粒径分布窄，根据本发明的用于光催化剂的三氧化钨粉末和光催化剂产品在可见光下具有优异的光催化性能。
具体实施方式
生产用于光催化剂的三氧化钨粉末的方法
根据本发明的生产用于光催化剂的三氧化钨粉末的方法包括升华步骤和热处理步骤。
(升华步骤)
所述升华步骤是通过在氧气氛中升华钨金属粉末或钨化合物粉末获得三氧化钨粉末的步骤。升华是物质状态从固相变化到汽相(气相)或从汽相变化到固相，而不经过液相。在本发明中，由于原料粉末在升华的同时被氧化，获得了钨氧化物的细粉末。
关于在所述升华步骤中使用的钨化合物粉末，例如有钨氧化物(比如三氧化钨WO3和二氧化钨WO2)、碳化钨、钨酸铵、钨酸钙、钨酸等。
在该步骤中，通过在氧气氛中进行升华步骤，钨金属粉末或钨化合物粉末立即从固相变成汽相，且变成汽相的钨金属蒸汽被氧化，从而获得钨氧化物粉末。此外，因为采用汽相中的氧化反应，获得了细粉末。关于所述升华步骤中的原料钨金属粉末或钨化合物粉末，优选钨金属粉末、三氧化钨粉末、碳化钨粉末和钨酸铵粉末，因为在氧气氛中升华后获得的三氧化钨粉末中含有杂质的概率更小。其中，更优选钨金属粉末、三氧化钨粉末和碳化钨粉末，因为在所述升华步骤后不产生作为副产物(除三氧化钨外的物质)的有害物质。
此外，关于用作原料的钨化合物，优选含有钨(W)和氧(O)作为组成元素的化合物。对于含有W和O作为组成成分的化合物，当在升华步骤中使用电感耦合等离子体或下述其他处理时，所述化合物更易立即升华。关于含有W和O作为组成元素的钨化合物，例如有WO3、W20O58、W18O49、WO2、钨酸、APT、偏钨酸铵等。
作为所述升华步骤中的原料的钨金属粉末或钨化合物粉末的平均粒径为0.1到100μm，优选为0.3μm到10μm，更优选为0.3μm到3μm，进一步优选为0.3μm到1.5μm。优选使用平均粒径在上述范围内的钨金属粉末或钨化合物粉末，因为易于进行升华。当平均粒径小于0.1μm时，原料粉末微细到需要预先调整且处理性能降低，此外，生产成本不利地增大；因此，在工业上不优选。另一方面，当平均粒径超过100μm时，难以引起均匀的升华反应。尽管当用大量能量进行所述处理时可引起均匀的升华反应，但在工业上不优选。
关于在所述升华步骤中在氧气氛中升华钨金属粉末或钨化合物粉末的方法，举例有下述处理中的至少一种：电感耦合等离子体处理、电弧放电处理、激光处理和电子束处理。其中，优选电感耦合等离子体处理和电弧放电处理，因为易于一次使用大量原料粉末在氧气氛中进行氧化反应。例如，在激光处理和电子束处理中，所述升华步骤通过照射激光或电子束进行。由于激光或电子束的照射点半径小，一次处理大量原料粉末需要长时间。因此，这些处理中的批量产率差。相比之下，优选等离子体处理和电弧放电处理。因为通过分别调节等离子体和电弧放电的产生区域可控制一次可处理的原料量。
当在所述升华步骤中通过所述电感耦合等离子体处理进行氧气氛中的升华时，通常使用下述方法，其中通过使用氩气和氧气产生等离子体，并将钨金属粉末或钨化合物粉末引入所述等离子体中。
关于将钨金属粉末或钨化合物粉末引入等离子体中的方法，例如有下述方法：将钨金属粉末或钨化合物粉末和载气一起吹入等离子体中的方法、和通过将钨金属粉末或钨化合物粉末分散于指定的液体分散介质中获得的分散体吹入等离子体中的方法。
关于在将钨金属粉末或钨化合物粉末吹入等离子体中的情形中使用的载气，例如有空气、氧气、含有氧气的惰性气体等。其中，优选空气，因为其成本低。此外，当反应场含有足够量的氧气，例如，当除载气外把含有氧气的活性气体吹入等离子体中时，或当所述钨化合物粉末是三氧化钨粉末时，惰性气体(比如氩气或氦气)可用作载气。
当使用将钨金属粉末或钨化合物粉末和载气一起吹入等离子体中的方法时，易于获得晶体结构仅由单斜晶体、斜方晶体和三斜晶体构成的三氧化钨粉末。
关于用于制备含有钨金属粉末或钨化合物粉末的分散液的分散介质，使用分子中含有氧原子的液体分散介质。通过使用所述分散介质，更加易于处理原料粉末。关于分子中具有氧原子的液体分散介质，使用例如含有20体积％或更多的水和醇中至少一种的液体分散介质。
关于用于液体分散介质的醇，例如，优选选自甲醇、乙醇、1-丙醇和2-丙醇中的至少一种醇。水和醇不妨碍原料粉末的升华反应和氧化反应，因为水和醇在等离子体的热量的作用下易挥发，且易于促进氧化反应，因为水和醇在分子中含氧。
将所述钨金属粉末或钨化合物粉末分散在上述分散介质中，以制备分散液。
所述分散体中含有10质量％到95质量％，优选为40质量％到80质量％的钨金属粉末或钨化合物粉末。当所述钨金属粉末或钨化合物粉末在所述分散体中的含量在上述范围内时，所述钨金属粉末或钨化合物粉末均匀地分散在所述分散体中。优选地，所述原料粉末均匀地分散，因为这样易于均匀地进行所述原料粉末的升华反应。当所述钨金属粉末或钨化合物粉末在所述分散体中的含量少于10质量％时，所述原料粉末的量太少，而不能有效生产。另一方面，当所述含量超过95质量％时，所述分散体可粘至容器，因为由于所述分散体的量少，所述原料粉末的粘度增大，因此，更难处理所述分散体。
所述使用分散体的方法也可用于电弧放电处理。
当使用将钨金属粉末或钨化合物粉末制成上述分散体并吹入等离子体中的方法时，易于获得晶体结构仅由单斜晶体和斜方晶体构成的三氧化钨粉末。
此外，当通过用激光或电子束进行照射而进行所述升华步骤时，因下列原因优选使用粒状钨金属或钨化合物。由于激光或电子束的照射点直径小，使用所述钨金属粉末或钨化合物粉末将会导致难以供应这样的粉末。然而，当使用粒状钨金属或钨化合物时，有效的升华是可能的。此外，当在用激光或电子束进行照射期间移动颗粒、激光束或电子束时，可有效升华具有特定尺寸的颗粒的整个表面。因此可获得由单斜晶体、三斜晶体和斜方晶体构成的三氧化钨粉末。上述使用颗粒的方法也可用于使用电感耦合等离子体处理的情形，和使用电弧放电处理的情形。
对所述激光处理没有特别要求，只要激光具有足够的能量升华钨金属和钨粉末。然而，优选CO2激光，因为它具有较高的能量。
(热处理步骤)
热处理步骤是在氧化性气氛中在指定的温度下热处理在所述升华步骤中获得的三氧化钨粉末指定的时间的步骤。通过进行所述热处理步骤，可增大所述三氧化钨细粉末在所述钨氧化物细粉末中的百分比至99％或更大，基本上到100％。此外，通过所述热处理步骤可调节三氧化钨的晶体结构，使其具有指定的结构。
关于在所述热处理步骤中使用的氧化性气氛，使用例如空气或含氧气体。这里描述的含氧气体指含有氧气的惰性气体。
所述热处理步骤中的热处理温度为300℃到1000℃，优选为500℃到700℃。所述热处理步骤的热处理时间为10分钟到2小时，优选为30分钟到1.5小时。优选地，所述热处理的温度和时间设在上述范围内，因为这样易于从除三氧化钨外的钨氧化物生产三氧化钨。当所述温度低于300℃时，将在所述升华步骤中未变成三氧化钨的粉末变成三氧化钨的氧化效果小。另一方面，所述温度优选不超过1000℃，因为钨氧化物细颗粒晶粒生长快速。通过进行所述热处理步骤，可调节所述三氧化钨细粉末的晶体结构。
用于光催化剂的三氧化钨粉末
根据本发明的用于光催化剂的三氧化钨粉末是通过根据本发明的上述生产用于光催化剂的三氧化钨粉末的方法获得的粉末。
根据本发明的用于光催化剂的三氧化钨粉末从BET比表面积转化得到的平均粒径为1nm到100nm，优选为10nm到100nm，更优选为15nm到100nm。
此外，关于根据本发明的用于光催化剂的三氧化钨粉末，通过图像分析获得的以(D90-D10)/D50表示的粒径分布在0.3到2的范围内。
粒径分布(D90-D10)/D50是通过下述方法计算的参数。首先，对用SEM或TEM取得的粉末的近距离照片作图像分析，以选取150个或更多个粉末晶粒，并计算基于体积的累积直径(体积比)。由上述计算获得的D90、D50、D10计算(D90-D10)/D50的值，定义为粒径分布。粒径分布(D90-D10)/D50显示，所述值和越接近1，粒径越均匀。
此外，根据本发明的用于光催化剂的三氧化钨粉末的D50优选为1nm到100nm，更优选为10nm到100nm。
此外，根据本发明的用于光催化剂的三氧化钨粉末主要具有下列晶体结构中的任意一种或多种：单斜晶体、斜方晶体和三斜晶体。
这里描述的晶体结构表示通过X-射线衍射法确定的晶体结构。在X-射线衍射法中，晶体结构按下述方式确定：对照JCPDS卡片查找通过X射线衍射获得的峰，当存在相应的峰时，认定存在晶体结构。此外，当通过X射线衍射观察到两种或多种晶体结构的峰时，认为所述晶体结构的“主要”晶体结构是具有最高峰强度的晶体结构。用于确定晶体结构的JCPDS卡片的卡片号如下。
JCPDS卡片种类
单斜晶体：43-1035
斜方晶体：20-1324
三斜晶体：20-1323或32-1395
立方晶体：41-0905
四方晶体：05-0388
六方晶体：33-1387
此外，优选地，根据本发明的用于光催化剂的三氧化钨粉末具有选自单斜、斜方和三斜的至少两种晶体结构。此外，更优选地，根据本发明的用于光催化剂的三氧化钨粉末仅具有选自单斜、斜方和三斜的至少两种晶体结构，因为光催化性能高。关于此处描述的光催化性能，例如，分解有机气体(比如乙醛)的性能。
此外，更优选地，根据本发明的用于光催化剂的三氧化钨粉末的晶体结构仅由单斜晶体、斜方晶体和三斜晶体构成，或者其晶体结构仅由单斜晶体和三斜晶体构成，因为光催化性能进一步提高。
优选地，根据本发明的用于光催化剂的三氧化钨粉末在上述范围内具有较大的平均粒径。平均粒径越大，光催化性能越高。
根据本发明的用于光催化剂的三氧化钨粉末的BET比表面积通常为8.2m2/g到820m2/g，优选为20m2/g到820m2/g。
优选地，根据本发明的用于光催化剂的三氧化钨粉末具有上述后面的BET比表面积。换言之，BET比表面积越大越优选，因为光催化性能相应提高。
根据本发明的用于光催化剂的三氧化钨粉末可以是混合粉末，所述混合粉末由具有上述晶体结构、粒径和任选的BET比表面积的特定三氧化钨粉末，和物理性能与所述物理性能不同的三氧化钨粉末组成。
在由所述混合粉末组成的用于光催化剂的三氧化钨粉末中，通常含有90质量％或更多的上述特定的三氧化钨粉末，优选为95质量％或更多，更优选为99质量％到99.9质量％。
优选地，根据本发明的用于光催化剂的三氧化钨粉末在上述范围内具有较高的上述特定的三氧化钨粉末的含量比率。所述三氧化钨粉末的含量的比率越高，显示的光催化性能越高。
光催化剂产品
根据本发明的光催化剂产品是包含基板和在所述基板的表面上形成光催化剂覆盖层的产品。此外，在所述基板和所述光催化剂覆盖层之间可形成阻挡层。
关于根据本发明的光催化剂产品的基板，使用例如玻璃、陶瓷、混凝土、金属、树脂(包括丙烯酸树脂)、木材、纤维等。此外，基板的形状没有特别限制，且所述基板可具有多种形状，包括片状、棒状和纤维状。此外，例如，当所述光催化剂用于建筑材料时，建筑物的外壁或内壁可原样用作基板，当所述光催化剂产品用于照明设备时，所述照明设备的外部或内部可原样用作基板，且当所述光催化剂产品用于除臭设备时，空气通道可原样用作基板。
优选地，根据本发明的光催化剂产品的光催化剂覆盖层是通过用无机或有机-无机复合粘合剂粘合上述根据本发明的用于光催化剂的三氧化钨粉末形成的层。
关于所述无机粘合剂，使用例如胶态二氧化硅、氧化铝溶胶、氧化锆溶胶等。所述无机粘合剂在所述光催化剂覆盖层中变成二氧化硅、氧化铝、氧化锆等，并将根据本发明的用于光催化剂的三氧化钨粉末的晶粒彼此粘合。因此，根据本发明的用于光催化剂的三氧化钨粉末的晶粒牢固地固定在所述基板的表面上。
所述有机-无机复合粘合剂表示含有金属元素(比如Si)作为组成成分的有机物。关于所述有机-无机复合粘合剂，例如有硅树脂等。不优选不含金属元素的有机物，因为所述有机物会因三氧化钨粉末而降解。
此外，如果必要，可在所述基板和所述光催化剂覆盖层之间设置阻挡层。在例如所述基板是可因光催化效果降解的材料(比如树脂、纤维、或木材)时，使用所述阻挡层。当目标有机物因光催化效果分解时，有时基板(比如树脂基板)也同时降解。然而，通过在光催化剂覆盖层下形成仅由无机粘合剂或有机-无机复合粘合剂制成的层作为阻挡层时，可防止基板的降解。此外，也可以使阻挡层起到粘合层的作用。
所述光催化剂覆盖层的厚度通常为0.1μm到3μm，优选为0.5μm到2μm。
关于所述光催化剂覆盖层，仅光催化剂粉末从所述粘合剂暴露，即，仅和空气接触的光催化剂粉末发挥光催化效果。然而，光催化剂覆盖层的厚度小于0.1μm是不优选的，因为存在所述层和基板之间不能施加足够的连接强度(结合强度)的风险。另一方面，所述光催化剂覆盖层的厚度超过5μm是不优选的，因为存在所述光催化剂覆盖层可能破裂的风险。
因此，优选地，按逐步更优选的顺序，所述光催化剂覆盖层的厚度在0.1μm到5μm，0.5μm到4μm，或1μm到3μm的范围内，因为在高水平的光催化性能和半透明度之间的平衡相应改进。
所述光催化剂覆盖层通常含有10体积％或更多的，优选为30体积％到80体积％的根据本发明的用于光催化剂的三氧化钨粉末。
上述特定的用于光催化剂的三氧化钨粉末在所述光催化剂覆盖层中的含量优选为不小于10体积％，因为光催化性能的水平不充分高。另一方面，当所述含量超过80体积％时，存在所述层和所述基板之间的连接强度因所述大量的光催化剂粉末而减小的风险。在此情况下，也可以增加粘合层以保持强度。所述层和所述基板之间的连接强度根据使用环境调节。
厚度和体积％具有上述值的光催化剂覆盖层显示高半透明度。特别地，厚度和体积％具有上述值的光催化剂覆盖层对波长为550nm的光具有50％或更多的高透光率。选择波长为550nm的光是因为在该波长，三氧化钨粉末吸收的光的量小，从而可以测量光催化剂覆盖层本身的透光率。显示低透光率的光催化剂覆盖层的部分会引起反射等，所述反射等会造成外观的缺点，比如颜色不均匀。因此，特别当所述光催化剂覆盖层用于可见材料(比如建筑材料、照明设备等)时会引起问题。根据本发明的光催化剂产品可用于外观重要的领域(比如建筑材料、照明设备等)中。
此外，关于根据本发明的光催化剂产品，可见光可用作所述光催化剂产品的激发源。可见光的波长范围为390到830nm。特别当照射波长为430到500nm的光时，根据本发明的用于光催化剂的三氧化钨粉末显示优异的光催化效果。关于发射波长为430到500nm的光的激发源，例如有日光、荧光、蓝色发光二极管、蓝色激光等。特别优选蓝色发光二极管和蓝色激光，因为它们仅可发射波长为430到500nm的光。
实施例
下面描述实施例。然而，不应认为本发明限于这些实施例。
实施例1
制备平均粒径为0.5μm的三氧化钨粉末作为原料粉末。在升华步骤中，在使用大气(空气)作为载气的同时，将该原料粉末喷入RF等离子体中，将平均流速调节至1m/s，所述原料粉末在进行氧化反应的同时被升华。因此通过所述升华步骤获得三氧化钨粉末。
然后，在空气气氛下对获得的三氧化钨粉末进行530℃×1小时的热处理步骤。从而获得用于光催化剂的三氧化钨粉末。
对获得的用于光催化剂的三氧化钨粉末，测量BET比表面积、粒径分布和晶相。关于粒径分布参数，使用(D90-D10)/D50值，该值由通过计算图像分析得到的150个或更多个晶粒的累积直径获得的D90、D50和D10计算。晶相通过测量XRD分析获得的X射线图并对照上述JCPDS卡片查找测量结果而确定。
测量结果如下：BET比表面积为41m2/g，从BET比表面积转化的平均粒径为20nm，粒径分布(D90-D10)/D50为0.9。此外发现，晶相仅由单斜晶体、斜方晶体和三斜晶体构成。
实施例2
制备平均粒径为1μm的钨金属粉末作为原料粉末。在升华步骤中，在使用大气(空气)作为载气的同时，将该原料粉末喷入RF等离子体中，将平均流速调节至2m/s，所述原料粉末在进行氧化反应的同时被升华。因此通过所述升华步骤获得三氧化钨粉末。
然后，在空气气氛下对获得的三氧化钨粉末进行600℃×2小时的热处理步骤。从而获得用于光催化剂的三氧化钨粉末。
对获得的用于光催化剂的三氧化钨粉末，进行和实施例1所述相同的测量，并获得下列结果：BET比表面积为14m2/g，粒径分布(D90-D10)/D50为0.93。此外发现，晶相仅由单斜晶体、斜方晶体和三斜晶体构成。
实施例3
制备平均粒径为2μm的钨金属粉末作为原料粉末。在升华步骤中，将该原料粉末和水混合以制备分散液，在使用大气(空气)作为载气的同时，将该分散液喷入RF等离子体中，将平均流速调节至0.5m/s。所述原料粉末在进行氧化反应的同时被升华，通过所述升华步骤获得三氧化钨粉末。
然后，在空气气氛下对获得的三氧化钨粉末进行550℃×30分钟的热处理步骤。从而获得用于光催化剂的三氧化钨粉末。
对获得的用于光催化剂的三氧化钨粉末，进行和实施例1所述相同的测量，并获得下列结果：BET比表面积为68m2/g，粒径分布(D90-D10)/D50为0.88。此外发现，晶相仅由单斜晶体、斜方晶体和三斜晶体构成。
实施例4到13
然后，对生产条件按表1所述变化的产品进行和实施例1所述相同的测量。
比较实施例1
按照和实施例1所述相同的方式进行到升华步骤结束，但不进行所述热处理步骤，这样制备的产品定义为比较实施例1。
比较实施例2
通过在空气气氛下加热偏钨酸铵粉末制备钨氧化物粉末。将获得的钨氧化物粉末放入氧化铝研钵中，在喷水的同时研磨和混炼25小时。得到的产品定义为比较实施例2。
比较实施例3和4
按照和实施例1所述的方式进行制备，区别在于所述热处理步骤的温度为200℃和1300℃，制备的产品分别定义为比较实施例3和4。
表1
Figure G2008800088975D00131
表2
Figure G2008800088975D00141
如上所述，发现通过根据本发明实施例的方法获得的三氧化钨粉末粒径细且粒径分布小。
实施例14到20，比较实施例5到9
此外，对获得的三氧化钨光催化剂细粉末通过下列方法测量乙醛分解能力和透光率。
(检验乙醛分解能力的方法)
(测量设备)
首先，制备具有气体入口和气体出口及位于内部的风扇的高气密透明Pyrex
Figure G2008800088975D00142
玻璃容器作为反应容器。
然后，用氟树脂管连接该玻璃容器的气体入口和气体出口，使得气体可在所述玻璃容器和所述管中循环。此外，在所述管中间安装气体监测器，从而可测量循环通过所述管的气体的浓度。
此外，在所述玻璃容器外设置LED，该LED向所述玻璃容器内发射峰波长为460nm的蓝光。这样完成了用于测量乙醛分解能力的测量设备。
(乙醛分解能力的测量)
首先，在上述测量设备的玻璃容器中放置玻璃盘，在所述玻璃盘上放置1g样品粉末。然后，以20ppm的浓度将乙醛气体充入所述测量设备中。然后，将所述测量设备密封，驱动所述风扇，由空气和乙醛气体组成的混合气体在所述测量设备中的所述玻璃容器和管中循环。此外，通过上述LED的发射，峰波长为460nm的蓝光以1mW/cm2的强度照射到所述玻璃盘上的样品粉末上。在该条件下连续操作所述测量设备，用多种气体监测器(multigas monitor)顺序测量在所述测量设备内循环的气体中的乙醛气体浓度(乙醛的剩余量)。
(测量透光率的方法)
(测量样品的制备)
作为基板，制备玻璃基板。将根据各个实施例和比较实施例的用于光催化剂的三氧化钨粉末和硅树脂混合以制备光催化剂糊料。然后，将所述光催化剂糊料涂布在所述玻璃基板上并干燥以形成光催化剂覆盖层。
(透光率的测量)
使用UV-Vis分光光度计(Shimadzu Corporation(商品名：UV-2550))照射波长为550nm的光，并测量透光率。
结果显示于下表3和4中。
表3
用于光催化剂的三氧化钨粉末   由蓝色LED激发的光催化性能乙醛的剩余量(ppm)
 实施例14   实施例1   3
 实施例15   实施例2   7
 实施例16   实施例3   2
 比较实施例5   比较实施例1   18
 比较实施例6   比较实施例2   19
 比较实施例7   比较实施例3   18
 比较实施例8   比较实施例4   17
表4
根据本发明实施例的用于光催化剂的三氧化钨粉末在乙醛分解能力方面是优异的。此外，所述光催化剂覆盖层具有高透光率，因此，在光学上很少会出现诸如颜色不均匀的问题。因此，可以说当用于建筑材料等的外观时，根据本发明实施例的用于光催化剂的三氧化钨粉末是有效的。

Claims (14)

1.生产用于光催化剂的三氧化钨粉末的方法，所述方法包括：
升华步骤，通过在氧气氛中使用下列处理中的至少一种升华钨金属粉末或钨化合物粉末来获得三氧化钨粉末：电感耦合等离子体处理、电弧放电处理、激光处理和电子束处理；和
热处理步骤，在氧化性气氛中在300℃到1000℃下热处理在所述升华步骤中获得的三氧化钨粉末10分钟到2小时。
2.权利要求1的生产用于光催化剂的三氧化钨粉末的方法，其中作为所述升华步骤中的原料的所述钨金属粉末或所述钨化合物粉末的平均粒径为0.1μm到100μm。
3.权利要求2的生产用于光催化剂的三氧化钨粉末的方法，其中在所述升华步骤中在所述氧气氛中的所述升华通过电感耦合等离子体处理实现，并将所述钨金属粉末或钨化合物粉末和载气一起吹入在所述氧气氛中产生的等离子体中。
4.权利要求2的生产用于光催化剂的三氧化钨粉末的方法，其中在所述升华步骤中在所述氧气氛中的所述升华通过电感耦合等离子体处理实现，并将所述钨金属粉末或钨化合物粉末分散在液体分散介质中而得到的分散体吹入在所述氧气氛中产生的等离子体中，其中所述液体分散介质在分子中具有氧原子。
5.权利要求4的生产用于光催化剂的三氧化钨粉末的方法，其中所述在分子中具有氧原子的液体分散介质含有51体积％或更多的水和醇中的至少任意一种。
6.权利要求5的生产用于光催化剂的三氧化钨粉末的方法，其中所述醇是选自甲醇、乙醇、1-丙醇和2-丙醇中的至少一种。
7.由权利要求1到6任意一项的生产用于光催化剂的三氧化钨粉末的方法获得的用于光催化剂的三氧化钨粉末，其中所述三氧化钨粉末的BET比表面积为8.2m2/g到820m2/g。
8.权利要求7的用于光催化剂的三氧化钨粉末，其中所述三氧化钨粉末通过图像分析获得的粒径分布(D90-D10)/D50在0.3到2的范围内。
9.权利要求7或8的用于光催化剂的三氧化钨粉末，其中所述三氧化钨粉末具有选自单斜晶体、斜方晶体和三斜晶体中的至少两种晶体结构，且所述三氧化钨粉末从BET比表面积转化得到的平均粒径为1nm到100nm。
10.用于光催化剂的三氧化钨粉末，其含有90质量％和100质量％之间的权利要求7到9任意一项的三氧化钨粉末。
11.光催化剂产品，其包含基板和在所述基板的表面上形成的光催化剂覆盖层，其中所述光催化剂覆盖层通过用有机粘合剂或有机-无机复合粘合剂粘合权利要求10的用于光催化剂的三氧化物粉末而形成。
12.权利要求11的光催化剂产品，其中所述光催化剂覆盖层的厚度为0.1μm到3μm。
13.权利要求11或12的光催化剂产品，其中所述光催化剂覆盖层含有10体积％或更多的所述用于光催化剂的三氧化钨粉末。
14.权利要求11到13任意一项的光催化剂产品，其中所述光催化剂覆盖层对波长为550nm的光的透光率为50％或更大。
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