[發明專利]金紅石型二氧化鈦氣凝膠及其制備方法

有效

• 申請號: 202011248176.0
• 申請日: 2020-11-10
• 公開（公告）號: CN112279300B
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 李文彥;劉利;曾永新;趙光宇
• 申請（專利權）人: 上海三棵樹防水技術有限公司
• 主分類號: C01G23/053
• 分類號: C01G23/053;B01J13/00
• 代理公司: 福州市眾韜專利代理事務所(普通合伙) 35220
• 代理人: 方金芝

本發明涉及金紅石型二氧化鈦氣凝膠及其制備方法。本發明的金紅石型二氧化鈦氣凝膠，由以下重量份數比的組分制備而成：11.1?16.4份的硫酸氧鈦、46.8～50.5份的水、14?17.8份的丙三醇、16.4?22.3份的二甲基甲酰胺和1.6?2.0份的聚乙烯基吡咯烷酮，其中聚乙烯基吡咯烷酮的平均分子量為3.4萬?5.4萬。本發明開創性地制備出金紅石型二氧化鈦氣凝膠。本發明的二氧化鈦氣凝膠中金紅石晶相含量大于等于97％，該金紅石型二氧化鈦氣凝膠既有高比表面積的氣凝膠狀態又能保持有金紅石晶型。可以作為熱反射涂料的填料，使涂層兼具有熱反射與熱阻隔性能。

技術領域

本發明涉及金紅石型二氧化鈦氣凝膠及其制備方法。

背景技術

TiO₂作為一種低成本、無毒、無污染、穩定的材料而被廣泛的應用。銳鈦礦或者兼有金紅石型混晶的TiO₂作為一種光催化劑很多年來受到人們的關注，它具備有較好的光催化性能，可用于有機污染物、有機氣體等的光催化分解。金紅石型的TiO₂具備有高的折光指數，其折射率為2.71，是一種很好的太陽熱反射能力的顏填料。

目前，在建筑用熱反射涂料里，主要用金紅石型的TiO₂作為反射填料，可以起到較好的反射效果。建筑反射隔熱涂料的節能效率采用等效熱阻值來表征，由于建筑反射隔熱涂料在夏季有顯著的節能貢獻，而冬季有一定的負作用。因此，如果能讓涂層本身即具備熱反射的效果，同時導熱系數比較低，則不管是夏天還是冬天，均能具備節能貢獻。針對這個痛點，現在的解決方案為，在熱反射涂層下面，用中空玻璃微珠作為填料的涂料作為熱阻隔型層，這樣可有效延緩熱量向建筑體內的傳遞，這種方案需要兩道工序，先做熱阻隔層，再做熱反射層，工序復雜。

氣凝膠作為一種多孔網絡結構材料，其擁有的納米結構使得材料的熱導率極低，具有極大的比表面積。氣凝膠是一種結構，原則上講，任何一種物質都可以制成氣凝膠。目前二氧化硅氣凝膠研究的最多最為成熟。如果能將TiO₂做成氣凝膠狀態并且保持有金紅石晶型，那么該材料作為填料用在涂料里，即能解決反射又能一定程度上解決隔熱。

要使得TiO₂具備金紅石晶型，需要高溫熱處理，而高溫熱處理會導致孔徑坍塌，比表面積降低。目前研究大多圍繞在銳鈦礦晶型TiO₂氣凝膠，如2009年無機材料學報第24卷第4期《常壓干燥法制備二氧化鈦氣凝膠》，利用鈦酸丁酯為前驅體，所得TiO₂氣凝膠在850℃熱處理后得到銳鈦礦氣凝膠，在950℃熱處理后仍然未出現金紅石型但孔徑結構消失已經致密。這種材料用于光催化方面是非常好的，因為具有好的銳鈦礦熱穩定性。

發明內容

本發明提供一種金紅石型二氧化鈦氣凝膠及其制備方法，本發明制備出一種金紅石型二氧化鈦氣凝膠，該金紅石型二氧化鈦氣凝膠既有高比表面積的氣凝膠狀態又能保持有金紅石晶型。

本發明通過以下技術方案實現：

方案一)

一種金紅石型二氧化鈦氣凝膠，由以下重量份數比的組分制備而成：

11.1-16.4份的硫酸氧鈦、46.8～50.5份的水、14-17.8份的丙三醇、16.4-22.3份的二甲基甲酰胺和1.6-2.0份的聚乙烯基吡咯烷酮，其中聚乙烯基吡咯烷酮的平均分子量為3.4萬-5.4萬。

方案二)

一種金紅石型二氧化鈦氣凝膠的制備方法，包括如下步驟：

1)室溫下，將硫酸氧鈦和水混合攪拌約2-4小時直至澄清透明；

2)然后加入聚乙烯基吡咯烷酮后繼續攪拌3-5小時直至澄清透明；

3)然后加入丙三醇和二甲基甲酰胺后攪拌5-10分鐘后，得到二氧化鈦溶膠；