[發明專利]一種多孔二氧化鈦材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202210960244.9
• 申請日: 2022-08-11
• 公開（公告）號: CN115465888A
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發明（設計）人: 許昕;張勃興;王林格;胡鴻麗
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C01G23/047
• 分類號: C01G23/047;B01J35/10;B01J27/224;B01J20/06;B01J20/28;B01J20/30;B01D15/08
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 齊鍵

本發明公開了一種多孔二氧化鈦材料及其制備方法和應用。本發明的多孔二氧化鈦材料的制備方法包括以下步驟：1)將鈦酸酯分散在有機溶劑中，再加入有機配體和水進行水解反應，得到陶瓷前驅體溶液；2)將聚合物相分離誘導劑、堿、水和碳化硅納米纖維加入陶瓷前驅體溶液中進行溶膠?凝膠相分離反應，得到膠體物；3)將膠體物浸入具有低表面張力和低沸點的溶劑中進行溶劑置換，再干燥后進行煅燒，即得多孔二氧化鈦材料。本發明的多孔二氧化鈦材料具有雙連續孔道結構，比表面積大，機械強度大，催化活性高，且其制備方法簡單、成本低，在光催化、柱層析分離等領域具有十分廣闊的應用前景。

技術領域

本發明涉及多孔材料技術領域，具體涉及一種多孔二氧化鈦材料及其制備方法和應用。

背景技術

多孔二氧化鈦材料具有優異的化學穩定性、熱穩定性、光催化活性和其他光電性質，在空氣過濾、污水處理、光催化劑、傳感器、電極材料等領域有著巨大的市場前景。多孔二氧化鈦材料的性能不僅與其化學組成有關，而且多孔結構對其性能的提升和優化同樣發揮著至關重要的作用。目前常用的多孔陶瓷材料制備方法包括擠出成型法、發泡法、活性燒結法、冷凍干燥法、模板法、超臨界干燥法等，這些方法雖然都可以制備得到具有特征性的孔道結構的多孔陶瓷材料，但均存在明顯的局限性。而且，現有方法制備得到的多孔陶瓷材料中的多孔骨架的強度較低，易產生裂紋和形變，難以完全滿足實際應用需求。

因此，開發低成本和簡便的多孔陶瓷制備方法以及性能更加優異的多孔陶瓷材料具有十分重要的意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種多孔二氧化鈦材料及其制備方法和應用。

本發明所采取的技術方案是：

一種多孔二氧化鈦材料的制備方法包括以下步驟：

1)將鈦酸酯分散在有機溶劑中，再加入有機配體和水進行水解反應，得到陶瓷前驅體溶液；

2)將聚合物相分離誘導劑、堿、水和碳化硅納米纖維加入陶瓷前驅體溶液中進行溶膠-凝膠相分離反應，得到膠體物；

3)將膠體物浸入具有低表面張力和低沸點的溶劑中進行溶劑置換，再干燥后進行煅燒，即得多孔二氧化鈦材料。

優選的，步驟1)所述鈦酸酯、有機配體、水的摩爾比為1:0.5～2.0:0.5～1.3。

優選的，步驟1)所述鈦酸酯為鈦酸四乙酯、鈦酸四丁酯、鈦酸異丙酯中的至少一種。

優選的，步驟1)所述有機溶劑為乙醇、乙二醇、乙二醇單乙醚、乙二醇二乙醚、丙醇、異丙醇、丁醇、甲苯、二甲苯中的至少一種。

優選的，步驟1)所述有機配體為乙酰丙酮、乙酸、草酸、檸檬酸中的至少一種。

優選的，步驟1)所述水解反應在室溫(25℃±5℃)或40℃～150℃下進行，反應時間為1h～80h。

優選的，步驟1)所述陶瓷前驅體溶液的固含量為20％～60％。

優選的，步驟2)所述陶瓷前驅體溶液、聚合物相分離誘導劑、堿、碳化硅納米纖維的質量比為1:0.01～0.30:0.01～0.30:0.01～0.30。

進一步優選的，步驟2)所述陶瓷前驅體溶液、聚合物相分離誘導劑、堿、碳化硅納米纖維的質量比為1:0.08～0.10:0.05～0.10:0.03～0.10。

優選的，步驟2)所述聚合物相分離誘導劑為聚氧化乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯、聚丙烯腈中的至少一種。

優選的，步驟2)所述聚合物相分離誘導劑的數均分子量為1000g/mol～200000g/mol。

優選的，步驟2)所述堿為氨水、乙二胺、三乙胺中的至少一種。