[發明專利]介孔中空球形二氧化鈦及其制備方法

有效

• 申請號: 201710706456.3
• 申請日: 2017-08-17
• 公開（公告）號: CN107285377B
• 公開（公告）日: 2019-01-22
• 發明（設計）人: 李國良;劉稷燕;廖春陽;江桂斌
• 申請（專利權）人: 中國科學院生態環境研究中心
• 主分類號: C01G23/053
• 分類號: C01G23/053;B01J21/06;B01J35/08;B01J35/10
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 牛海軍

本發明提供了一種介孔中空球形二氧化鈦，其中所述介孔中空球形二氧化鈦粒徑為1.0?2.5μm，中空球殼壁厚為100?150nm，比表面積大于50m²g^?1，孔徑分布2?50nm，孔體積大于0.13cm³g^?1。本發明還提供了制備介孔中空球形二氧化鈦的方法。本發明的特點是：不使用模板劑(材料)，制備參數穩定且產率高，不需經過后續熱處理，有望實現大規模制備。

技術領域

本發明涉及一種制備二氧化鈦光催化劑，特別是一種溶劑熱法制備介孔中空球形二氧化鈦光催化劑的方法。

背景技術

由于其較寬的帶寬、環境友好、低毒、低成本等特性，二氧化鈦被認為是一種最具應用前景的半導體材料之一，已被廣泛用于環境催化、傳感器件、光電池、儲能等諸多領域。越來越多的研究表明納米材料的應用效果和性質在很大程度上依賴于其形貌、結構、尺寸等特性。因此，針對二氧化鈦的形貌結構的設計和制備能夠有效提高其應用效果。

具有微米/納米復合尺寸效應的中空球形結構具有低密度、高的表面/體積比、和空洞效應等特性，因此具有提高應用效果的能力。而目前在制備中空球形納米顆粒時廣泛采用的方法是模板法，即通常通過吸附或化學沉淀法在硬質模板(單分散聚合物微球、硅基微球、彈基微球等)或軟質模板(膠束、油滴、氣泡等)上形成包覆層，隨即通過腐蝕、浸漬或煅燒等方法去除模板，從而生成中空球形結構。該方法的制備過程決定了其具有制備程序復雜、產物易坍塌破損等不足，而其模板劑均為消耗性材料，成本提高。因此，開發簡單易行、產品穩定、且不用模板劑來制備中空球形二氧化鈦的新方法對二氧化鈦的發展應用具有十分重要的意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種制備介孔中空球形二氧化鈦光催化劑的方法，該方法具有制備過程簡單、技術參數穩定、不用模板劑、不需經過后續熱處理等優點，避免了程序和成本的浪費，提高了產品的穩定性。

為達成上述目的，本發明提供了一種介孔中空球形二氧化鈦，其中所述介孔中空球形二氧化鈦粒徑為1.0-2.5μm，中空球殼壁厚為100-150nm，比表面積大于50m²g^-1，孔徑分布2-50nm，孔體積大于0.13cm³g^-1。

本發明還提供了一種利用溶劑熱法制備根據本發明所述的介孔中空球形二氧化鈦的方法，步驟如下：

A)前驅體制備：將無機鈦鹽加入到醋酸/醋酸酐混合液中生成白色懸濁液，在100-140℃下回流加熱至所述懸濁液重新溶解為黃色澄清溶液后繼續回流加熱至生成白色沉淀，隨之向反應系統中再次加入醋酸/醋酸酐混合液，繼續加熱至伴生酸徹底揮發，將產物過濾并淋洗徹底去除殘留的醋酸/醋酸酐后在不高于100℃下減壓干燥即生成白色醋酸鈦前驅體；

B)介孔中空球形二氧化鈦的制備：稱取步驟A中制備的醋酸鈦前驅體，按1/80-1/40的質量比例溶解到醇中，磁力攪拌均勻后在不高于220℃的溫度下反應，冷卻至室溫后將產物用醇清洗數次后經60-100℃真空干燥即生成介孔中空球形二氧化鈦。

根據本發明的一個實施方案，所述無機鈦鹽是四氯化鈦。

根據本發明的一個實施方案，所述醋酸/醋酸酐混合液的體積比為3:1-4:1。

根據本發明的一個實施方案，所述伴生酸徹底揮發，經回流蒸汽檢測為pH>6。

根據本發明的一個實施方案，用苯進行淋洗。

根據本發明的一個實施方案，所述醇是無水乙醇。

根據本發明的一個實施方案，所述反應在聚四氟乙烯內襯反應釜中進行。

根據本發明的一個實施方案，所述方法以前驅體溶劑熱法進行一次性制備，不添加任何模板劑或材料。