[發明專利]一種二氧化鈦摻雜稀土絡合物復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201811434897.3
• 申請日: 2018-11-28
• 公開（公告）號: CN109294553B
• 公開（公告）日: 2021-08-13
• 發明（設計）人: 王薇;李國鵬;唐建國;王瑤;王久興;沈文飛;李磊;李付霞;楊傳開
• 申請（專利權）人: 青島大學
• 主分類號: C09K11/02
• 分類號: C09K11/02;C09K11/67;C09K11/06
• 代理公司: 青島聯智專利商標事務所有限公司 37101
• 代理人: 宋蓮英

1.一種二氧化鈦摻雜稀土絡合物復合材料，其特征在于：

所述復合材料包括二氧化鈦和稀土絡合物，所述二氧化鈦為中空介孔二氧化鈦，所述復合材料中稀土絡合物與中空介孔二氧化鈦的摩爾比為0.25:62.5-2:62.5；

所述中空介孔二氧化鈦的制備方法為：1）取二氧化硅微球，添加有機溶劑，制成二氧化硅微球溶液，二氧化硅微球在二氧化硅微球溶液中的質量濃度為3×10^-3-6×10^-3g/mL；2）取步驟1）所得的二氧化硅微球溶液，以二氧化硅微球為模板，在二氧化硅微球溶液中添加羥丙基纖維素和溶劑，羥丙基纖維素的添加量為二氧化硅微球質量的4-6倍，溶劑的添加量為二氧化硅微球溶液體積的4-6倍，混合，攪拌，得混合溶液；3）取鈦酸四丁酯為鈦源，添加有機溶劑，制成鈦酸四丁酯溶液，鈦酸四丁酯與有機溶劑的體積比為1:8-3:8；4）將步驟3）所得的鈦酸四丁酯溶液添加到步驟2）所得的混合溶液中，鈦酸四丁酯溶液與混合溶液的體積比為1:5-3:5，在80-90℃下，攪拌80-120min，洗滌，得沉淀物；5）取摩爾濃度為2-3mol/L的堿性溶液添加到步驟4）所得的沉淀物中，堿性溶液與沉淀物的摩爾比為8:25-12:25，對沉淀物進行刻蝕，刻蝕20-30h，洗滌，烘干，煅燒，得中空介孔二氧化鈦；

所述稀土絡合物是稀土化合物在有機配體中形成的，所述有機配體包括第一配體和第二配體，所述稀土化合物、所述第一配體和所述第二配體的摩爾比為1:1:1-1:3:1，所述第一配體為2-噻吩甲酰三氟丙酮、二苯甲酰甲烷中的任意一種或兩種，所述第二配體為1,10-菲羅啉、乙酰丙酮中的任意一種或兩種；

所述復合材料的制備方法包括以下步驟：a）取稀土氧化物，添加強酸，攪拌，至溶解，加熱，使晶體析出，至基本無液體，烘干，溶于有機溶劑中，制成濃度為0.08-0.12mol/L的稀土鹽溶液；b）取有機配體，添加到有機溶劑中制成有機配體溶液，再將其添加到步驟a）所得的稀土鹽溶液中，稀土鹽與有機配體的摩爾比為1:2-1:4，調節pH值，至中性，攪拌5-7h，得稀土絡合物溶液；c）取二氧化鈦，溶于有機溶劑中，制成二氧化鈦溶液，二氧化鈦在二氧化鈦溶液中的質量濃度為3×10^-3-5×10^-3g/mL；d）將步驟c）所得的二氧化鈦溶液添加到稀土絡合物溶液中，二氧化鈦與稀土絡合物的摩爾比為100:0.25-100:2，攪拌2-4h，洗滌，干燥，得復合材料。

2.根據權利要求1所述的二氧化鈦摻雜稀土絡合物復合材料，其特征在于：

所述中空介孔二氧化鈦的比表面積為200-400m²/g，孔徑大小為1-15nm，所述中空介孔二氧化鈦為微球結構，粒徑大小為240-300nm。

3.根據權利要求1所述的二氧化鈦摻雜稀土絡合物復合材料，其特征在于：

所述有機溶劑為無水乙醇、甲醇中的任意一種或兩種，所述溶劑為無水乙醇、去離子水、甲醇、超純水中的任意一種或幾種，所述堿性溶液為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水中的任意一種或幾種，煅燒時的溫度為480-520℃，煅燒時間為1-3h。

4.根據權利要求1所述的二氧化鈦摻雜稀土絡合物復合材料，其特征在于，所述二氧化硅微球的制備方法為：

取正硅酸乙酯，添加氨水和去離子水，再添加無水乙醇或甲醇，氨水、去離子水、無水乙醇或甲醇的添加量分別為正硅酸乙酯用量的4.5-5.5倍、1.8-1.2倍和40-60倍，攪拌4-8h，洗滌，于55-65℃下烘干，得二氧化硅微球。

5.根據權利要求4所述的二氧化鈦摻雜稀土絡合物復合材料，其特征在于：

所述二氧化硅微球的粒徑大小為220-260nm。

6.根據權利要求1所述的二氧化鈦摻雜稀土絡合物復合材料，其特征在于：

所述稀土絡合物中的稀土元素為銪、鋱、釹、釤、釓中的任意一種。

7.根據權利要求1-6中任意一項所述的二氧化鈦摻雜稀土絡合物復合材料，其特征在于：

所述步驟a）中，強酸為濃鹽酸、濃硫酸、濃硝酸中的任意一種或幾種；所述步驟b）中，攪拌是在采用磁力攪拌器在室溫下完成的，攪拌速度為500-800r/min，所述稀土絡合物的粒徑大小為3-5nm；所述有機溶劑為無水乙醇、甲醇中的任意一種或兩種。