[發明專利]一種新型多孔蜂窩狀介孔二氧化鈦材料的制備方法

無效

• 申請號: 201010145271.8
• 申請日: 2010-04-13
• 公開（公告）號: CN101830503A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發明（設計）人: 姚淑華;張曉艷;石中亮
• 申請（專利權）人: 沈陽化工學院
• 主分類號: C01G23/053
• 分類號: C01G23/053;B01J21/06;B01J35/04
• 代理公司: 沈陽技聯專利代理有限公司 21205
• 代理人: 張志剛

技術領域

本發明屬于二氧化鈦光催化劑技術領域，具體涉及一種多孔蜂窩狀介孔二氧化鈦的制備方法，尤其是使可見孔與介孔同時存在的一種制備方法。

技術背景

納米二氧化鈦是一種無毒無害的半導體，在紫外光的照射下，能產生光生電子和光生空穴，光生電子有強還原能力，光生空穴有強氧化能力，光生電子和光生空穴能分解、凈化如氨、胺、酚類等無機和有機廢水，并對細菌有殺滅作用。如JP2-9850B公開了用二氧化鈦分解廢物中的有害物質。納米二氧化鈦還具有優良的耐腐蝕性和耐光腐蝕性，在光催化、光降解、環境處理等方面有著廣泛的應用前景。

納米二氧化鈦的光催化活性已是眾所周知，但因其回收困難、易于流失等問題使其一直未能在光催化氧化、廢水處理等方面得到廣泛應用。鑒于介孔材料既具有納米結構，又具有一定的體積，不易流失，易于回收等優點，最近幾十年將介孔二氧化鈦作為光催化劑和催化劑載體的研究一直備受關注。

目前，制備介孔二氧化鈦的一般采用模板法，所用的模板劑主要有陽離子表面活性劑如無機材料學報2009(5)第902-908頁報道的十六烷基三甲基溴化銨、非離子表面活性劑如專利CN1322676中報道的聚乙烯吡咯烷酮以及無機晶體模板劑如專利CN1287878報道的氧化硅以及陰離子表面活性劑等。大多數模板劑去除較為困難。如專利CN1287878中公開的用堿溶法將硅鈦復合物中的氧化硅去除來制備介孔二氧化鈦等。

發明內容

本發明的主要目的是提供一種蜂窩狀可見孔結構的介孔二氧化鈦的制備方法，所得介孔二氧化鈦可見孔與介孔并存，孔徑分布較窄，微孔孔徑為20～30nm，比表面積為90～160m²/g，制得的塊體體積大小可調且有一定的硬度，易于與液相分離，潷析即可達到較好的分離效果，催化劑不易流失，容易回收、光催化活性高。

本發明的目的是是通過下面的技術方案實現的：

一種新型多孔蜂窩狀介孔二氧化鈦材料的制備方法，包括以下制備步驟：

(1)將醇和有機酸按1∶1的摩爾比例加入到裝有蒸餾裝置的反應器中或同時加入模板劑，模板劑與鈦源質量比為3～6∶100，混合均勻；

(2)將有機酸加入到裝有蒸餾裝置的反應器中或同時加入模板劑，模板劑與鈦源質量比為3～6∶100，混合均勻；

(3)在室溫或冷水浴條件下將無機鈦源慢慢滴加到步驟(1)所得的溶液中，將有機鈦源慢慢滴加到步驟(2)所得的溶液中得到淺黃綠色或淺黃棕色透明溶液；鈦源與有機酸的摩爾比為1∶1～10；

(4)將步驟(3)所得溶液攪拌反應后，升溫慢慢蒸除溶劑，維持溫度使保持微沸狀態直至蒸干，溫度低于120℃，得到蜂窩狀白色二氧化鈦膨松固體；

(5)將步驟(4)所得蜂窩狀白色二氧化鈦膨松固體于溫度200～700℃下焙燒，得到多孔蜂窩狀介孔二氧化鈦材料。

所述的一種新型多孔蜂窩狀介孔二氧化鈦材料的制備方法，所述的多孔蜂窩狀介孔二氧化鈦材料外觀如蜂窩狀膨松，塊體體積大小可調，大孔肉眼可見，孔壁較薄，孔隙率大，可見孔與介孔并存，孔徑分布較窄，微孔孔徑為20～30nm，比表面積為90～160m²/g。

所述的一種新型多孔蜂窩狀介孔二氧化鈦材料的制備方法，添加模板劑或不添加模板劑制得介孔結構的二氧化鈦材料。

所述的一種新型多孔蜂窩狀介孔二氧化鈦材料的制備方法，所述的無機鈦源為四氯化鈦、硫酸氧鈦，有機鈦源為鈦酸四乙酯、鈦酸四丁酯。

所述的一種新型多孔蜂窩狀介孔二氧化鈦材料的制備方法，所述的醇為乙醇、乙二醇、丙醇、丙二醇、丙三醇、丁醇或丁二醇一種或幾種醇的混合物，所述的有機酸為乙酸、丙酸、乙二酸、丁酸、戊酸、己酸、庚酸、辛酸、或壬酸一種或幾種酸的混合物。

所述的一種新型多孔蜂窩狀介孔二氧化鈦材料的制備方法，所述步驟(3)的滴加時間是0.5～1.0h。

所述的一種新型多孔蜂窩狀介孔二氧化鈦材料的制備方法，所述步驟(4)的反應時間是0.5～1.0h。

所述的一種新型多孔蜂窩狀介孔二氧化鈦材料的制備方法，所述步驟(5)的焙燒時間是1～5h。

本發明與現有技術相比有下列優點：

1.本發明制備的多孔蜂窩狀介孔二氧化鈦固體，具有可見孔與介孔同時并存的結構。

2.本發明可以在不加模板劑的條件下制得介孔結構的二氧化鈦，光催化效果顯著。

3.本發明所述的制備方法可以為無水條件，減少了三廢污染。

4.本發明制備方法簡單，操作簡便，反應條件溫和，制備時間短，易于推廣應用。