[發明專利]一種高均勻性和小尺寸納米二氧化鈦、納米二氧化鈦分散液及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201711059160.3
• 申請日: 2017-11-01
• 公開（公告）號: CN108033484B
• 公開（公告）日: 2020-02-07
• 發明（設計）人: 張璋;向杰;胡蝶;袁陳;王新
• 申請（專利權）人: 肇慶市華師大光電產業研究院
• 主分類號: B01J21/06
• 分類號: B01J21/06;C01G23/053;B82Y40/00;C02F1/30;C02F1/32;C02F101/34;C02F101/38
• 代理公司: 44102 廣州粵高專利商標代理有限公司
• 代理人: 任重

本發明涉及一種高均勻性和小尺寸納米二氧化鈦、納米二氧化鈦分散液及其制備方法和應用。所述方法包括如下步驟：S1：四氯化鈦溶解于冰水混合物中，攪拌得澄清淡黃色澄清液體；S2：向S1得到的澄清液體中加入表面活性劑，攪拌溶解完全后，以40~80μL/s的速度滴加氨水至液體完全凝固，然后加水，攪拌成白色渾濁液體狀體系，再滴加氨水至體系PH為6~8；S3：將S2所得體系靜置分層得白色沉淀，洗滌、離心、干燥、研磨得白色粉末；S4：將S3所得白色粉末在350~800℃下煅燒即得所述納米二氧化鈦。本發明提供的制備方法得到的納米二氧化鈦尺寸在10~40nm，分散性和穩定性好，光催化性能優異，且該制備方法工藝流程少、設備要求低，無過多的場地限制、操作簡單，成本低，原材料轉化率高。

技術領域

本發明屬于光催化領域，具體涉及一種高均勻性和小尺寸納米二氧化鈦、納米二氧化鈦分散液及其制備方法和應用。

背景技術

納米二氧化鈦（有板鈦型、銳鈦型和金紅石型三種晶體結構）是近年來發展較快的一種新型無機化工材料，因其具有粒徑小，比表面積大，磁性強，光催化性能高，吸收紫外線能力強，表面活性大，熱導性好、分散性好，所制懸浮液穩定等優點，在環境保護、信息材料、能源、醫療衛生等方面具有廣泛的應用前景，開發利用前景廣闊。

影響二氧化鈦光催化性能的因素主要有三個方面。一是粒徑，一般來說，納米二氧化鈦粒徑越小催化效果越好。國內，陶躍武等《空氣中有害物質的光催化去除》表明：晶粒尺寸從30納米減小到10納米，二氧化鈦光催化降解苯酚的效果提高45%。黃婉霞等《納米二氧化鈦光催化作用降解甲醛的研究》表明：二氧化鈦納米晶體粒徑越小，比表面積越大，吸附能力越強，催化活性也隨之提高。總體來說，粒子粒徑變小，能帶變寬。能帶越寬，便具有更高的催化活性，但隨著粒徑的減小，能帶變寬，吸收譜線藍移，將導致TiO₂光敏化程度變弱，對光能利用率降低，同時粒徑過小又容易發生二次團聚使其粒徑增大，不利于分散。因此，實際應用過程中應該選擇合適的粒徑范圍。二是晶型，銳鈦和金紅型混晶催化效果更高。近年來的研究發現銳鈦型和金紅石型的混晶具有更高的光催化活性。唐小紅等《納米二氧化鈦的光催化性能研究》表明：銳鈦晶型96.5%、金紅石晶型3.5%（質量比）的混晶型納米TiO₂具有更高的光催化活性。黃艷娥《納米TiO₂的晶型、粒徑與光催化活性》表明：粒徑固定情況下，銳鈦礦型TiO₂比金紅石型具有更高的光催化活性，銳鈦礦與金紅石質量比為7:3的混晶光催化活性最高。Jun W等《Heat treatment of nanometer anatase powder and itsphotocatalytic activity for degradation of acid red B dye under visible lightirradiation》表明：可見光條件下，用銳鈦礦納米二氧化鈦降解染料酸性紅色基B，相變過程中當金紅石型出現時，納米材料的光催化活性最強，混晶型TiO₂光催化能力比任何單一晶型的催化活性都要強。混合型TiO₂之所以具有高光催化活性，是因為銳鈦礦型TiO₂晶體表面生長出薄的金紅石結晶層，由于晶體結構不同，費米能級不同，可以有效的促進光生電子和空穴的催化劑表面遷移。這種現象被稱作“混晶效應”。三是分散性，納米二氧化鈦粒子容易團聚，如果分散技術不好，將會形成較大個體的二氧化鈦顆粒，這與光催化技術的要求（大比表面積）相違背，處理能力急劇下降。