[發(fā)明專利]一種金紅石型二氧化鈦微球的制備方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810025848.4
• 申請(qǐng)日: 2008-01-16
• 公開（公告）號(hào): CN101215001A
• 公開（公告）日: 2008-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊賢鋒;吳明娒;李秀艷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中山大學(xué)
• 主分類號(hào): C01G23/053
• 分類號(hào): C01G23/053
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 李衛(wèi)東

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無機(jī)納米粉體材料制備，具體涉及一種金紅石型二氧化鈦微球的制備方法。

背景技術(shù)

二氧化鈦是一種應(yīng)用廣泛的寬帶隙半導(dǎo)體材料，因其穩(wěn)定性好，對(duì)人體無毒，并具有濕敏、壓敏、氣敏和良好的光催化及光電轉(zhuǎn)換性能而被廣泛應(yīng)用于傳感器、光催化劑、電子材料、油漆材料以及其他化工原料等領(lǐng)域，并有望利用太陽能在有機(jī)合成、光解水、環(huán)境治理等領(lǐng)域顯示廣闊的應(yīng)用前景。

目前，制備的二氧化鈦大多都是顆粒狀粉體。但是隨著電子器件、三維激光器和特種陶瓷等領(lǐng)域?qū)Σ牧系囊笤絹碓礁撸w粒狀二氧化鈦已不能滿足高新技術(shù)的要求。三維結(jié)構(gòu)材料因其具有特殊的形貌結(jié)構(gòu)，如具有較高的比表面積等，而在催化、太陽能電池、三維激光器件以及增加陶瓷性能等領(lǐng)域引起了人們的關(guān)注。美國(guó)陶瓷學(xué)會(huì)會(huì)志(J.Am.Ceram.Soc.2006，89：2660-2663)報(bào)道了通過溶液法制備具有三維結(jié)構(gòu)的花狀二氧化鈦微球。但由于其在金屬鈦片上進(jìn)行氧化處理，得到的產(chǎn)物很難與襯底分離，且比表面積較小，產(chǎn)量低，不利于進(jìn)一步的生產(chǎn)應(yīng)用。石可瑜(催化學(xué)報(bào)，2002，23(4)：301-304)以鈦酸正丁酯為原料，采用溶膠-凝膠法制備了二氧化鈦溶膠，然后將二氧化鈦溶膠與苯酚混合后加入正庚烷分散介質(zhì)中，再滴加甲醛水溶液，通過反向懸浮聚合過程制備了以酚醛樹脂為模板的二氧化鈦的復(fù)合微球，煅燒處理后得到了直徑為200～500μm銳鈦礦型二氧化鈦晶粒多孔微球。但這種方法存在著制備過程繁瑣、成本相對(duì)較高，難以大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)等缺點(diǎn)。另外，制備三維二氧化鈦還可以通過添加大量有機(jī)物或無機(jī)材料助劑合成，在后續(xù)處理過程中再將這些助劑清除去。但這些助劑通常難于除凈，殘留在材料中，將嚴(yán)重影響材料的性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有制備技術(shù)中存在的缺點(diǎn)，提供一種工藝過程簡(jiǎn)單易控、反應(yīng)溫度較低、生產(chǎn)周期短、對(duì)環(huán)境無污染或污染較少，適合工業(yè)化生產(chǎn)的金紅石型二氧化鈦微球的制備方法。

二氧化鈦有3種晶型：即金紅石型、銳鈦礦型和板鈦礦型。本發(fā)明制備的是金紅石型二氧化鈦。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

一種金紅石型二氧化鈦微球的制備方法，包括如下步驟：

將鈦酸四丁酯溶于1.5～2.5mol/L的HCl溶液中，鈦酸四丁酯在混合后溶液中的濃度為0.1～1.0mol/L，將混合液放入帶有聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓釜中，在100～180℃下水熱反應(yīng)6～24h，自然冷卻后，產(chǎn)物經(jīng)洗滌、過濾、干燥即可得二氧化鈦微球。

為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，所述的HCl溶液濃度優(yōu)選為1.8～2.2mol/L。

所述的鈦酸四丁酯在混合后溶液中的濃度優(yōu)選為0.3～0.6mol/L。

所述的水熱反應(yīng)溫度優(yōu)選為120～160℃。

所述的水熱反應(yīng)時(shí)間優(yōu)選為12～20h。

所述的過濾為常溫減壓抽濾。

所述的洗滌為依次采用蒸餾水和無水乙醇超聲洗滌。

所述的干燥溫度為60～100℃，干燥時(shí)間為12～24h。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

(1)原材料簡(jiǎn)單易得、反應(yīng)溫度較低、時(shí)間短、污染較小，屬于低能耗、節(jié)能型綠色合成方法，有利于降低生產(chǎn)成本，符合當(dāng)前國(guó)家提倡的節(jié)能減排的方針。

(2)本方法一步合成二氧化鈦微球，無需后煅燒處理，工藝過程簡(jiǎn)單易行，克服了現(xiàn)有二氧化鈦微球制備過程中存在的工藝過程繁瑣、成本相對(duì)較高、難以大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)等問題，具有良好工業(yè)化生產(chǎn)的前景。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1～3產(chǎn)物的X射線衍射圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1產(chǎn)物的低倍掃描電鏡(SEM)圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例1產(chǎn)物的高倍掃描電鏡(SEM)圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例1產(chǎn)物的低倍透射電鏡(TEM)圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例1產(chǎn)物的高倍透射電鏡(TEM)圖。

具體實(shí)施方式

為了更好理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但是本發(fā)明要求保護(hù)的范圍并不局限于實(shí)施例表示的范圍。

實(shí)施例1