[發明專利]一種改性二氧化鈦納米溶膠及其制備方法

無效

• 申請號: 201110300879.8
• 申請日: 2011-09-28
• 公開（公告）號: CN102500289A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 張育新
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: B01J13/00
• 分類號: B01J13/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 逯長明

技術領域

本發明涉及無機復合材料制備領域，具體涉及一種改性二氧化鈦納米及其制備方法。

背景技術

二氧化鈦納米溶膠和金納米粒子，具有良好多重敏感性，在化工、醫藥、機械、催化、分子生物學、生物傳感器等領域中均有應用，而且隨著科技的發展，二氧化鈦納米溶膠和金納米溶膠將被應用到更多領域。二氧化鈦納米溶膠可以用于污水處理、空氣凈化處理、產品表面抗菌處理、玻璃鍍膜處理等領域。

現有技術中的二氧化鈦納米溶膠的制備方法為：將鈦酸四丙酯(titanium(iv)n-propoxide縮寫TTIP)分散在甲苯或環己烷形成的油相中，叔丁胺(tert-butylamine)分散在水中，將油相和水相加入同一水熱反應釜中，在180℃下反應4小時。通過調節反應時間、反應溫度和叔丁胺加入體積等因素，可以控制二氧化鈦納米溶膠的大小。在水熱反應結束后，二氧化鈦納米溶膠需要經過甲醇的沉淀及有機溶劑的再分散。

二氧化鈦具有高的光催化活性，它是一種n型半導體，禁帶寬度只有3.2eV，在長期光照條件下，當電子能量達到或超過其帶隙能(3.2eV)時，電子就可從價帶激發到導帶，同時在價帶產生相應的空穴，即生成電子-空穴對；此電子-空穴對具有很高的催化活性，能夠激發一系列復雜的化學反應，有可能會對包覆在TiO₂表面的油酸等有機物發生降解反應，從而造成溶膠的變質，因而現有水熱法制備的二氧化鈦溶膠不宜在日照下保存。納米TiO₂的表面效應、小尺寸效應和量子隧道效應使其具有了很高的表面活性，很大的比表面積，再加上其固有的高強極性，導致納米TiO₂顆粒間很易發生團聚現象。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于提供一種粒徑均勻，分散性好，化學和熱穩定性良好的改性二氧化鈦納米溶膠及其制備方法。

為了解決以上技術問題，本發明提供了一種改性二氧化鈦溶膠的制備方法，包括：

提供二氧化鈦納米溶膠；

以氯金酸為原料、以硫醇為表面活性劑、以四辛基溴化銨為相轉移劑，在巰基羧酸和硼氫化鈉作用下發生還原反應，得到改性金納米溶膠；

將所述改性金納米溶膠與所述二氧化鈦納米溶膠分別分散在有機溶劑中，再進行混合，得到用改性金納米溶膠改性的二氧化鈦溶膠。

優選的，所述巰基羧酸選自：巰基乙酸、3-巰基丙酸、3-巰基丁酸。

優選的，所述巰基羧酸與氯金酸按摩爾比為(1～4)∶(1～4)。

優選的，所述巰基羧酸含量與金納米溶膠中的金納米粒子的粒徑成反比。

優選的，所述提供二氧化鈦納米溶膠具體為：

將鈦酸四丙酯和油酸混合在有機溶劑中，得到第一溶液；

將叔丁胺混合在水中，得到第二溶液；

將所述第一溶液與所述第二溶液混合在150～200℃下發生還原反應，得到二氧化鈦納米溶膠。

優選的，所述有機溶劑為甲苯或環己烷。

優選的，所述硫醇的通式為SR，其中R為碳原子個數為4～20中雙數的烷基。

優選的，所述改性二氧化鈦納米溶膠中，二氧化鈦納米粒子與金納米粒子按摩爾比為(1～5)∶1。

本發明還提供了一種改性二氧化鈦納米溶膠，包括二氧化鈦納米溶膠、巰基羧酸和金納米溶膠。

優選的，所述改性二氧化鈦納米溶膠中，二氧化鈦納米粒子與金納米粒子按摩爾比為(1～5)∶1。

本發明提供了一種改性二氧化鈦納米溶膠的制備方法，使用金納米溶膠與現有二氧化鈦納米溶膠混合，在制備金納米溶膠的時候使用了巰基羧酸作為改性劑，巰基羧酸中的巰基具有吸附金納米粒子的作用，羧基具有易吸附二氧化鈦納米粒子的作用，所以以巰基羧酸作為輔助表面活性劑能夠更好的平衡金納米粒子和二氧化鈦納米粒子之間的電荷，彼此之間相互作用，使溶膠中的各個粒子之間形成均勻的電荷場，保持均勻的分散，從而使所述改性后的二氧化鈦納米溶膠粒徑更加均勻，受到外界刺激后也不會團聚，化學和熱穩定性好，另外，用所述金納米溶膠改性后，增加了二氧化鈦納米溶膠的應用領域，使其具有了金納米粒子的一些特點，比如外界條件敏感，檢測靈敏度高，電化學性能好等。實驗證明，本發明提供的方法制備的改性二氧化鈦納米溶膠中二氧化鈦納米粒子的粒徑為4～6nm，金納米粒子的粒徑為2～4nm，產品放置3個月以上不分層不團聚。

附圖說明

圖1本發明提供的改性二氧化鈦納米溶膠的XRD射線圖譜；

圖2本發明實施例1提供的改性二氧化鈦納米溶膠透射電鏡圖。