[發明專利]納米級二氧化鈦的制備方法

有效

• 申請號: 201110311535.7
• 申請日: 2011-10-14
• 公開（公告）號: CN102502808A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 付宏剛;周娟;田國輝;陳亞杰;孟祥影
• 申請（專利權）人: 黑龍江大學
• 主分類號: C01G23/053
• 分類號: C01G23/053
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 韓末洙

技術領域

本發明屬于二氧化鈦制備領域。?

背景技術

近年來，納米材料發展非常迅速，而納米二氧化鈦由于其具有許多不同于宏觀材料的優良性能，也日益成為研究的熱點。眾所周知，二氧化鈦在自然界中有三種晶相：分別為金紅石、銳鈦礦和板鈦礦，通常認為銳鈦礦具有較高的光催化活性，但是從Degussa?P25和一些文獻報道中我們可以看出，具有一定比例的混合相的二氧化鈦有利于光生電子和空穴的電荷分離(混晶效應)，也能提高光催化活性。隨著日益深入的研究可知，二氧化鈦的光催化活性不僅受其晶相的影響，同時也受晶粒尺寸、形貌及結晶度等因素影響，特別是一些具有分級結構的二氧化鈦，因具有較高的比表面積和適中的尺寸而易于同其它窄帶息半導體或者貴金屬復合，對光催化效果有很大的提高。所以在調控二氧化鈦晶相的同時若能同時改變其形貌，從中找到光催化效果最好的組合，將是很有意義的。但是在以往的合成方法中，人們往往只注重單純的改變粒子的大小或是調控晶相的不同或是改變其形貌，能同時將三者結合起來進行調控的方法還鮮有報道。?

發明內容

本發明的目的是為了提供納米級二氧化鈦的制備方法，以廉價易得的三氯化鈦為鈦源，采用簡單的水熱法制備出不同晶相不同形貌的納米級二氧化鈦。?

本發明中納米級二氧化鈦的制備方法是按下述步驟進行的：將向濃度為0.01～0.06g/mL的三氯化鈦溶液中加入聚苯乙烯磺酸鹽得到混合物A，其中聚苯乙烯磺酸鹽在混合物A中的濃度為0.005～0.05g/mL，然后用無機酸或無機堿調節pH值為0.1～5.0，再在110～180℃條件下進行水熱反應0.5～24h，然后經過濾或者離心去除液體后將獲得的固體用蒸餾水洗至pH值等于7，再用乙醇洗1～3次，置于恒溫鼓風干燥箱中，在60～80℃條件下恒溫干燥5～12h；即得到納米級二氧化鈦。?

本發明操作簡單，反應過程中分別通過調節反應體系的pH值和控制水熱反應的時間，均可得到不同相的TiO₂，產物的形貌也隨之發生改變，例如銳鈦礦相的納米粒子、銳鈦礦和金紅石混相的分級結構的花狀TiO₂及純金紅石相的花狀結構，實現了晶相可控形貌可調；值得一提的是本方法所制備出的混相的花狀TiO₂，含有金紅石和銳鈦礦兩種不同的晶相，這兩種晶相具有不同的禁帶寬度而形成異質結，有利于光生電子和空穴的分離效?率的提高，適合于用作光催化劑。本發明原料廉價，反應設備簡單，反應條件溫和，實驗操作及后處理簡單，適于工廠化生產。本發明所得產物均為納米尺寸，具備納米材料所具有的表面效應、量子效應、小尺寸效應、宏觀量子隧道效應等一些優異性能，產品性質穩定，分散性好，可廣泛應用于光催化降解污染物、化妝品、涂料、塑料等各種領域。?

附圖說明

圖1是試驗一方法制備納米級二氧化鈦的掃描電鏡圖；圖2是試驗二方法制備納米級二氧化鈦的掃描電鏡圖；圖3是試驗三制備納米級二氧化鈦的掃描電鏡圖；圖4是試驗四制備納米級二氧化鈦的掃描電鏡圖；圖5是試驗二方法制備納米級二氧化鈦的透射電鏡圖；圖6是試驗一至四未焙燒條件下的XRD譜圖，圖6中A表示試驗一，B表示試驗二，C表示試驗三，D表示試驗四；圖7是試驗五至八未焙燒條件下的XRD譜圖，圖6中A表示試驗五，B表示試驗六，C表示試驗七，D表示試驗八。?

具體實施方式

本發明技術方案不局限于以下所列舉具體實施方式，還包括各具體實施方式間的任意組合。?

具體實施方式一：本實施方式中納米級二氧化鈦的制備方法是按下述步驟進行的：將向濃度為0.01～0.06g/mL的三氯化鈦溶液中加入聚苯乙烯磺酸鹽得到混合物A，其中聚苯乙烯磺酸鹽在混合物A中的濃度為0.005～0.05g/mL，然后用無機酸或無機堿調節pH值為0.1～5.0，再在110～180℃條件下進行水熱反應0.5～24h，然后經過濾或者離心去除液體后將獲得的固體用蒸餾水洗至pH值等于7，再用乙醇洗1～3次，置于恒溫鼓風干燥箱中，在60～80℃條件下恒溫干燥5～12h；即得到納米級二氧化鈦。?

表1不同條件下獲得納米級二氧化鈦的晶相和形貌表?

具體實施方式二：本實施方式與具體實施方式一不同的是：所述聚苯乙烯磺酸鹽為聚苯乙烯磺酸鈉。其它步驟和參數與具體實施方式一相同。?

具體實施方式三：本實施方式與具體實施方式二不同的是：所述聚苯乙烯磺酸鈉的平均分子量為5000～700000。其它步驟和參數與具體實施方式二相同。?