[發明專利]一種納米二氧化鈦的制備方法

有效

• 申請號: 202110361370.8
• 申請日: 2021-04-02
• 公開（公告）號: CN113896234B
• 公開（公告）日: 2023-09-29
• 發明（設計）人: 梁先華
• 申請（專利權）人: 寧波極微納新材料科技有限公司
• 主分類號: C01G23/053
• 分類號: C01G23/053;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開一種納米二氧化鈦的制備方法，包括以下步驟：(1)將鈦氧化合物與氫氧化鈉水溶液混合后經水熱反應得到一維結構納米鈦酸鈉；(2)將所述一維結構納米鈦酸鈉經酸交換步驟，獲得一維結構納米鈦酸粉末；(3)將所述一維結構納米鈦酸粉末與少量鹽酸溶液混合，后放入反應釜中密封；(4)將所述密封的反應釜進行熱處理，獲得納米二氧化鈦材料。

技術領域

本發明涉及一種納米二氧化鈦的制備方法。

背景技術

二氧化鈦由于具有來源豐富、無毒、穩定性好等特點，受到工業和科研界的廣泛關注。近期，銳鈦礦相二氧化鈦被認為是最理想的光催化材料之一，被廣泛應用于光催化空氣凈化和光催化水處理中。銳鈦礦相二氧化鈦的光催化效率與其尺寸大小、形貌、分散程度、結晶性等息息相關，通常來說，小的顆粒尺寸具有大的比表面積，能吸附較多的有機物，通常表現出較高的光催化效率；同樣，顆粒的分散程度越大，越有利于光催化效率的提升。

當采用液相法制備二氧化鈦納米晶體顆粒時，由于納米二氧化鈦顆粒尺寸小，表面存在大量的缺陷，表面活性大，處于熱力學不穩定狀態，分散在液體介質中的納米顆粒易凝結、團聚，發生聚沉，不能形成穩定的分散液，失去了納米顆粒特有的性能，造成在實際應用中具有很大的缺陷。此外，為限制鈦源的水解速度，水溶性體系合成二氧化鈦納米晶體顆粒過程中常常需要添加保護劑，此類保護劑通常為有機絡合物，這些有機絡合物容易限制所制備出的二氧化鈦納米晶體顆粒的光催化效率，削減了分散性控制對于提升材料性能的貢獻，同時也易造成環境污染。

受制備技術與合成工藝等影響，當前市場上所謂的納米二氧化鈦粉體都是由納米級顆粒團聚而成的大顆粒，并不是真正意義上的納米二氧化鈦材料，這些材料在水中分散性差、不透明、易于沉降，造成在實際應用中具有很大的缺陷；同時，納米二氧化鈦材料的價格普遍較高，其價格是微米、亞微米二氧化鈦材料的幾十到上百倍。因此，發達國家如美國、日本和歐洲等國在納米二氧化鈦方面的研究工作十分活躍，前后投入了大量人力、物力，但性能優異的納米二氧化鈦材料始終沒有被低成本、大規模的開發出來。

發明內容

本發明提供了一種納米二氧化鈦材料的制備方法，該方法可大規模開發低成本、高性能的納米二氧化鈦材料。

本發明采用如下技術方案：

一種納米二氧化鈦的制備方法，包括以下步驟：

(1)將鈦氧化合物與氫氧化鈉水溶液混合后經水熱反應得到一維結構納米鈦酸鈉；

(2)將所述一維結構納米鈦酸鈉經酸交換步驟，獲得一維結構納米鈦酸粉末；

(3)將所述一維結構納米鈦酸粉末與少量鹽酸溶液混合，后放入反應釜中密封；

(4)將所述密封的反應釜進行熱處理，獲得納米二氧化鈦材料。

作為一種優選的實施方式，所述步驟(1)中氫氧化鈉水溶液中氫氧化鈉的摩爾濃度為5摩爾每升至15摩爾每升。

作為一種優選的實施方式，所述步驟(1)中鈦氧化合物與氫氧化鈉水溶液的質量比為1:100至1:20。

作為一種優選的實施方式，所述步驟(1)中鈦氧化合物選自二氧化鈦、鈦酸中的一種。

作為一種優選的實施方式，所述步驟(1)中水熱反應的溫度為100攝氏度至200攝氏度；所述水熱反應的時間為2小時至24小時。

作為一種優選的實施方式，所述步驟(2)中酸交換步驟為將洗滌分離后的一維結構納米鈦酸鈉放入稀鹽酸溶液中進行氫離子交換，后經分離干燥得到一維結構納米鈦酸粉末；所述稀鹽酸溶液的摩爾濃度為0.01摩爾每升至0.1摩爾每升。

作為一種優選的實施方式，所述步驟(3)中少量鹽酸溶液與一維結構納米鈦酸粉末的質量分數為百分之一至百分之百；優選的質量分數為百分之五至百分之五十。