[發明專利]表面定向生長二氧化鈦納米管的空心玻璃微球的制備方法

無效

• 申請號: 201210006989.8
• 申請日: 2012-01-11
• 公開（公告）號: CN102553557A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 解東;李軼;張文龍;王大偉
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: B01J21/06
• 分類號: B01J21/06;B01J35/10;C02F1/30;C02F1/72
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明屬于納米材料制備技術領域，特別涉及表面定向生長二氧化鈦納米管的制備方法，以及該方法得到的表面具有光催化性能的二氧化鈦納米管。

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背景技術

隨著石油化工工業、海洋交通運輸、海洋石油開發的日益發展，海洋溢油事故頻繁發生，大量陸源含油廢水排入海洋，石油烴類化合物已成為近岸海域最主要的污染物之一。全世界每年約有1.0×10¹⁰kg的石油進入海洋環境中，我國每年排入海洋的石油達1.15×10⁸kg，并且呈增長的趨勢，已經對海洋及近岸環境造成了嚴重的危害，某些海灣由于石油污染導致環境惡化、生物絕跡。

1976年，Carey報道了納米TiO₂在紫外光照射下能使難生物降解的有機化合物多氯聯苯脫氯去毒。1977年，Fank和Bard研究了紫外光光照條件下TiO₂分解水中氰化物的試驗。納米TiO₂光催化氧化技術具有對污染物降解速度快、降解無選擇性、催化條件溫和、投資和能耗少、無二次污染、應用范圍廣等優點，在環境處理方面具有廣闊的應用前景。空心玻璃微球（HGM）具有呈完全球形的空心體，密度小，流動性極佳，與量子點修飾的TiO₂納米管結合，有望制備出可漂浮于水面上的光催化劑，不僅提高了光催化的效率，充分利用太陽光，且便于分離再利用，可在海洋石油污染物處理方面起到良好的效果。

發明內容

本發明的目的是提供一種表面定向生長二氧化鈦納米管的空心玻璃微球的制備方法?。

本發明的表面定向生長二氧化鈦納米管的空心玻璃微球的制備方法包括以下步驟：

（1）鈦酸四丁酯與無水乙醇按3:4混合均勻制成A溶液，冰醋酸、無水乙醇與蒸餾水按3～4:20:15混合均勻制成B溶液；

（2）將一定量的空心玻璃微球放入A溶液中，攪拌；

（3）在步驟（2）所得產物中滴入少量硝酸，使其PH值保持為2～3，然后將B溶液逐滴加入到步驟（2）所得溶液中，滴加過程用攪拌器攪拌，滴加結束后繼續攪拌1h，將球過濾出；

（4）避光靜止陳化一段時間，將步驟（3）所得產物在80°C下干燥；

（5）將步驟（4）所得產物置入坩堝中，放入馬弗爐在450°C條件下煅燒4h，冷卻到室溫；

（6）稱量步驟（5）所得產物，減去步驟（2）中投加玻璃微球質量，得附著TiO₂量；

（7）將步驟（5）所得產品置于10mol/L的KOH水溶液中，KOH水溶液量：附著TiO₂量=150:1，均勻攪拌1h；

（8）將步驟（7）所得產物轉移到聚四氟乙烯內膽的水熱釜中，在馬弗爐中以60°C為起始溫度，快速升溫至130°C，加熱20h；

（9）冷卻到室溫后，將步驟（8）所得產物用稀硝酸洗滌幾次，再用去離子水反復洗滌沉淀至洗出液為中性；

（10）將步驟（9）所得產物80°C烘干；

（11）將步驟（10）所得干燥產物與2M?2-巰基丙酸溶液混合，2-巰基丙酸溶液量：附著TiO₂量=100:1，攪拌24h，50°C干燥10h；

（12）向步驟(11)所得產物中加入0.2M?Cd(NO₃)₂溶液，Cd(NO₃)₂溶液量：附著TiO₂量=100:1，磁力攪拌12h，然后用蒸餾水洗去多余的Cd²⁺；

（13）向步驟（12）所得產物中加入0.5M?Na₂S溶液，Na₂S溶液量：附著TiO₂量=100:1，磁力攪拌12h，用蒸餾水洗去多余的離子；

（14）將步驟（13）所的產物在鼓風干燥箱中，80°C干燥10h，冷卻至室溫，即得到表面定向生長量子點修飾二氧化鈦納米管的空心玻璃微球。

所述的空心玻璃微球表面垂直生長有銳鈦礦型二氧化鈦納米管，并形成緊密有序定向排列的納米管陣列。

所述的納米管的高度為300～700納米；所述的空心玻璃微球的粒徑為45～110微米。