[發明專利]仿生制備納米二氧化鈦微球的方法

無效

• 申請號: 200710060372.3
• 申請日: 2007-12-19
• 公開（公告）號: CN101186333A
• 公開（公告）日: 2008-05-28
• 發明（設計）人: 姜忠義;姜艷軍;張蕾;楊冬
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C01G23/053
• 分類號: C01G23/053;B82B3/00
• 代理公司: 天津市杰盈專利代理有限公司
• 代理人: 趙敬

技術領域

本發明涉及無機納米材料的制備，特別是一種仿生制備納米二氧化鈦微球的方法。

背景技術

近年來，納米材料發展迅速，由于納米粒子具有表面效應、量子效應、小尺寸效應等特性，納米二氧化鈦作為一種新型多功能材料，廣泛應用于環境保護、化妝品、涂料、特殊材料的制備以及醫藥等方面。二氧化鈦對人體無毒無害，耐酸堿、耐腐蝕，生物相容性好。目前，納米二氧化鈦的制備一般采用氣相法和液相法。氣相氧化法采用氮氣攜帶四氯化鈦和氧氣分別預熱后在反應器內反應，該工藝的關鍵是噴嘴和反應器結構的設計、納米二氧化鈦遇冷壁結疤、產品的收集等問題。氣相法制備納米二氧化鈦反應速度快，能實現工業化生產，而且制得的產品純度高、分散性好、團聚少、表面活性大，特別適用于催化材料和電子材料等領域.但是氣相法對設備材質要求較高，對一些具體的操作(如進料方式、加熱方式)都有較高的要求。因此氣相法目前還處于實驗室小試階段，要實現工業化生產還有很長的路要走。與氣相法相比，液相法生產的原料成本低了一個數量級。而且具有原料無毒、無危險性、常溫液相反應、工藝過程簡單易控制、易擴大到工業規模生產、三廢污染少、產品質量穩定等優點。液相法主要包括：沉淀法、溶膠-凝膠法和微乳法等。液相法生產納米二氧化鈦具有原料來源廣、成本低、設備簡單、易于工業化生產等優點，是目前工業化生產采用的主要方法.但是液相法還存在局部原料濃度過高，粒徑大小、形狀不均勻，以及伴隨著不可避免的副反應，引起合成材料結構的變化或污染、中毒之類的副作用等問題急需解決。

生物礦化為二氧化鈦材料的制備提供了一條新途徑。自然界中的硅藻和貝殼類利用水中溶解的微量硅和鈣等可形成堅硬的細胞壁外殼。研究表明，通過在有機質參與下的生物硅化作用來構建納米結構的細胞壁，即由一定的有機物通過靜電吸引作用促進和調控無機二氧化硅或碳酸鈣的沉積。某些天然或合成的有機物，如silicatein、聚賴氨酸、聚胺類等可在室溫和中性pH條件下調控無機二氧化硅和碳酸鈣的快速聚合。這種生物礦化過程可以應用到其它的無機材料制備工程中，避免了酸堿催化劑、有機溶劑的使用，制備條件溫和，顆粒大小可控、適用范圍更廣。

發明內容

本發明的目的在于提供一種仿生制備納米二氧化鈦微球的方法。該方法制備二氧化鈦納米微球顆粒，條件溫和，大小可控，穩定性好，可重復性好。

本發明提供的仿生制備納米二氧化鈦微球的方法包括以下步驟：

在pH值為7的Tirs-HCl緩沖液或水溶液中，魚精蛋白(Protamine)或者溶菌酶(lysozyme)與鈦的前驅體溶液(CH₃CH(O-)CO₂NH₄)₂Ti(OH)₂攪拌反應，離心分離，去除上清液，用去離子水洗滌三次以去除未反應的底物，冷凍干燥，得到納米二氧化鈦微球。

本發明提供的仿生制備納米二氧化鈦微球的方法包括以下步驟：

1)將魚精蛋白(Protamine)或者溶菌酶(lysozyme)溶于濃度為0.05mol/L的Tirs-HCl緩沖液中或去離子水中，配制成濃度為1～20mg/mL的魚精蛋白或者溶菌酶溶液，控制溶液pH值為7；

2)將鈦的前驅體溶液titanium(IV)bis(ammonium?lactato)dihydroxide(Ti-BALDH，(CH₃CH(O-)CO₂NH₄)₂Ti(OH)₂)用去離子水或者Tirs-HCl緩沖液稀釋至0.01～2mol/L；

3)按照體積比為1∶1～5的比例，將步驟1)制得的溶液加入到步驟2)制得的溶液中，攪拌反應1～20min，離心分離，去除上清液，用去離子水洗滌三次以去除未反應的底物，冷凍干燥，得到納米二氧化鈦微球。

本發明提出的制備方法的優點在于：制備方法簡便，條件溫和，顆粒大小可控。

附圖說明

圖1為實施例1制備的二氧化鈦掃描電鏡(SEM)照片。

圖2為實施例2制備的二氧化鈦透射電鏡(TEM)照片。

圖3為實施例3制備的二氧化鈦透射電鏡(TEM)照片。

圖4為實施例4制備的二氧化鈦掃描電鏡(SEM)照片。

圖5為對比例1制備的二氧化鈦掃描電鏡(SEM)照片。

具體實施方式

實施例1