[發明專利]一種利用混合溶劑提高三氟氧鈦酸銨產率的方法

有效

• 申請號: 201410252180.2
• 申請日: 2014-06-09
• 公開（公告）號: CN103991901A
• 公開（公告）日: 2014-08-20
• 發明（設計）人: 周磊;郭艷娜;吳雪靜;歐陽軍;曾珺;王振華;張博琳
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: C01G23/00
• 分類號: C01G23/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 喬宇

技術領域

本發明屬于無機物制備技術領域，具體涉及一種利用混合溶劑提高三氟氧鈦酸銨(NH₄TiOF₃)產率的方法。

背景技術

TiO₂是目前研究最多和使用最廣的無機材料之一。優異的光電性質和穩定的化學性質使其在清潔能源(如：染料敏化太陽能電池，光催化分解水等)和環境保護(如：光催化污水處理、廢氣處理等)領域有著廣泛的應用前景。大量研究表明二氧化鈦晶體的形貌對其性能影響很大，高活性{001}面暴露在外表面的銳鈦礦相TiO₂材料具有更優異的光電化學性質(Han,X.G.et?al.J.Am.Chem.Soc.,2009,131,3152-3153)。

生產{001}面暴露在外表面的銳鈦礦相TiO₂材料的方法主要有兩類：一類是通過在反應溶液中加入氟離子(如：HF或者NH₄F)以期能降低{001}面的活性，使其在最終產物中得以保留(Yang,H.G.et?al.Nature,2008,453,638-641)；另一類是通過三氟氧鈦酸銨的拓撲轉化反應得到(Zhou,L.et?al.CrystEngComm,2013,15,5012-5015)。后一類方法相對于前一類而言更加簡單，同時無需使用劇毒化學藥品(如：HF)，更有可能在大規模生產中得到應用。

目前，三氟氧鈦酸銨主要是通過氟鈦酸銨((NH₄)₂TiF₆)和硼酸(H₃BO₃)在水溶液中反應得到(Zhou,L.et?al.J.Am.Chem.Soc.,2008,130,1309-1320)。該法制備三氟氧鈦酸銨存在的普遍問題是：產率較低，造成原料的嚴重浪費。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術中存在的上述不足，提供一種利用混合溶劑提高三氟氧鈦酸銨(NH₄TiOF₃)產率的方法，以氟鈦酸銨((NH₄)₂TiF₆)和硼酸(H₃BO₃)為原料，在小分子有機溶劑與水的混合溶劑中反應得到三氟氧鈦酸銨，采用本發明所述方法顯著提高產品產率。

本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

一種利用混合溶劑提高三氟氧鈦酸銨產率的方法，包括將氟鈦酸銨、硼酸溶于可與水混溶的非離子型小分子有機溶劑和水組成的混合溶劑中于20～50℃進行反應。

按上述方案，所述的反應時間為12～24h。

按上述方案，所述可與水混溶的非離子型小分子有機溶劑可選自低級醇、低級酮。具體可為甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、乙二醇、丙二醇、丙三醇、正丁醇、丙酮中的一種或多種。

按上述方案，所述混合溶劑中小分子有機溶劑與水的體積比為1:9～4:6。

按上述方案，所述反應體系中氟鈦酸銨的濃度為0.2～0.4mol/L，硼酸的濃度為0.2～0.4mol/L。

按上述方案，上述方法還包括將反應所得固體產物依次用水、無水乙醇進行離心洗滌，然后干燥得到三氟氧鈦酸銨粉體。

本發明的有益效果在于：制備方法簡單，并且相比采用單一溶劑水的制備方法，本方法采用可與水混溶的非離子型小分子有機溶劑與水的混合溶劑能使三氟氧鈦酸銨的產率提高，最多達80％左右；此外，可與水混溶的非離子型小分子有機溶劑的使用對三氟氧鈦酸銨的內部結構和外部形貌的影響很小。

附圖說明

圖1為本發明實施例11所制備的產品的XRD圖和三氟氧鈦酸銨(NH₄TiOF₃)的標準XRD圖(依據NH₄TiOF₃的標準PDF卡片繪制，NO.52～1674)；

圖2為本發明實施例7所制備的三氟氧鈦酸銨的掃描電鏡圖。

具體實施方式

為使本領域技術人員更好地理解本發明的技術方案，下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述。

對比例1