[發明專利]高產率純銳鈦礦型TiO

在審

• 申請號: 201911035285.1
• 申請日: 2019-10-29
• 公開（公告）號: CN110668494A
• 公開（公告）日: 2020-01-10
• 發明（設計）人: 孫再成;姜文帥;王彬;董晨曦
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: C01G23/053
• 分類號: C01G23/053;B01J21/06
• 代理公司: 11203 北京思海天達知識產權代理有限公司
• 代理人: 張立改

高產率純銳鈦礦型TiO₂納米粒子的簡單合成，屬于光催化材料技術領域，本方法以TiCl₃為鈦源，在一定溫度下反應一段時間后可得到白色懸濁液，將懸濁液進行離心、洗滌和冷凍干燥后，即可獲得高產率的銳鈦礦型TiO₂納米顆粒，其產率可達到90％以上，同時該納米顆粒顯示出較高的水分散性以及光催化活性。將該納米催化劑通過噴涂的方式涂覆在基底上，在太陽光下有效的去除水中和空氣中的污染物?？捎糜诮ㄖ?，室內墻體，車輛表面，玻璃窗等載體表面作為自清潔涂層以及污染物消除，室內空氣凈化，戶外空氣凈化均具有較好的效果，同時還具有較好的抗菌殺菌的作用。

技術領域

本發明屬于光催化材料技術領域，具體講一種高產率的銳鈦礦型TiO₂納米顆粒的制備方法。

背景技術

二氧化鈦作為一種具有優異的催化性能以及安全無毒的常見半導體材料，被廣泛的應用于填料、染料、光電轉換材料、光催化劑、催化劑載體等各個領域。當前，納米尺寸的TiO₂在光催化方面的應用引起了越來越多的研究。比如以二氧化鈦為光催化劑在水質凈化，室內空氣凈化，以及大氣污染治理，自清潔涂層等等。這主要是由于二氧化鈦具有獨特的光化學性質所帶來的廣泛應用。二氧化鈦做為半導體材料，可以吸收太陽光，產生光生的電子和空穴，光生電子與氧氣分子反應生成超氧自由基，光生空穴與水分子反應可生成羥基自由基，以及光生空穴都具有非常強的氧化能力，統稱為活性氧自由基。這些自由基具有非常強的氧化能力，可以氧化空氣中的硫氧化物(SO_x)，氮氧化物(NO_x)，可揮發性有機化合物(VOCs)，使這些污染物被進一步氧化達到空氣凈化的目的。另外在水中可以除去水中溶解的痕量有機化合物，如苯基化合物，含鹵素的化合物，也可以利用光生電子還原水溶液中的重金屬，達到水質凈化的目的，還有，光照下產生的具有強氧化能力的自由基也可有效殺死基底表面吸附的細菌，起到殺菌的目的。在光照射下TiO₂表面變為超親水的表面，因此當液滴在TiO₂表面會形成一層水膜，而不是獨立的液滴，結合強氧化性能，可以作為自清潔的涂層應用于高層建筑的外表面和玻璃窗的表面起到自清潔的作用。

當前，銳鈦礦型TiO₂納米材料已被廣泛研究與開發，如浙江大學報道了一種銳鈦礦TiO₂納米管的制備方法(CN104986797B)，武漢理工大學公開了一種銳鈦礦相納米微球的制備方法(CN108502922A)。

然而，目前主要的TiO₂納米顆粒合成一種是以鈦酸酯為原料在有機分子存在下熱解或水熱獲得有機分散的TiO₂納米顆粒，然而成本較高，另一種是以無機鈦酸鹽水熱會水解獲得TiO₂納米結構，其多為粉體材料很難穩定的分散在溶劑中。

發明內容

本發明的目的之一在于提供一種高產率純銳鈦礦相TiO₂納米顆粒的簡單合成方法，該TiO₂納米顆粒的制備方法簡單實用，產率高達90％以上，光催化性能優異，可應用于廢水和廢氣的處理，室內空氣的凈化及抗菌材料。

本發明的另一目的在于利用這種高效光催化劑為主要成分制備了水基涂料，該涂料可以通過噴涂，刷涂，蘸涂等方式實施到基材上，實現涂料的應用。

為達到上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種高產率純銳鈦礦型TiO₂納米粒子的簡單合成方法，其特征在于，將TiCl₃的鹽酸水溶液加入到一定量的溶劑A中，通過Ti³⁺的氧化獲得白色懸濁液，并將懸濁液經簡單的離心、洗滌并冷凍干燥后即可制備出高產率的納米顆粒，所獲得的TiO₂納米顆粒為純銳鈦礦相，其產率可以達到90％以上且具有較高的光催化活性，該方法克服了鈦酸有機酯價格昂貴的缺點，而且不需要繁雜的洗滌步驟即可獲得高產率的純銳鈦礦相TiO₂納米顆粒。