專利名稱：一種多級花狀結(jié)構(gòu)二氧化鈦的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于二氧化鈦材料制備技術(shù)，特別是涉及一種多級花狀結(jié)構(gòu)二 氧化鈦的制備方法。
背景技術(shù)：
光催化降解有機物在環(huán)境治理方面具有重要意義，近年來，利 用半導(dǎo)體二氧化鈦處理環(huán)境中的各種污染物已引起世界關(guān)注。二氧
化鈦在波長小于400nm的光照射下，價帶電子被激發(fā)到導(dǎo)帶，形成了電子和 空穴對并遷移到表面，和吸附在表面的化合物發(fā)生氧化還原作用，生成超氧 化物陰離子自由基，這些自由基具有光化分解有機污染物的功能。使這些有 機化合物得到礦化，轉(zhuǎn)變?yōu)闊o毒的物質(zhì)。二氧化鈦以其無毒、催化活性高、 化學(xué)穩(wěn)定性好、價廉易得以及可直接利用太陽光等優(yōu)點受到人們的 重視，并成為典型的光催化劑。納米單位具有多層次結(jié)構(gòu)的無機材料由 于其在催化、分離和光學(xué)技術(shù)方面有著越來越廣泛的應(yīng)用。不同形貌結(jié)構(gòu)的 二氧化鈦具有不同的性質(zhì)， 一些具有特殊形貌結(jié)構(gòu)的二氧化鈦，如納米管、 納米線、納米纖維以及中空或者核殼結(jié)構(gòu)等等都己經(jīng)被合成。這些結(jié)構(gòu)類型 的二氧化鈦具有一些有別于二氧化鈦顆粒的性質(zhì)，從而促進二氧化鈦的光催 化活性。目前特殊形貌二氧化鈦的合成方法主要有水熱法、電化學(xué)沉積法等 等。為了得到預(yù)期的均一的結(jié)構(gòu)，許多模板材料如表面活性劑，聚苯乙烯小 球等等通常用于合成的過程。大多數(shù)情況下，模板在合成所需的材料后需要 去除，這樣容易導(dǎo)致材料結(jié)構(gòu)的破壞，同時也增加了材料成本和合成過程的 復(fù)雜性。因此發(fā)明一種操作簡單、方便快捷、可控性強，生產(chǎn)效率高的制備 多級花狀結(jié)構(gòu)方便快捷、可控性強、生產(chǎn)效率高的制備多級花狀結(jié)構(gòu)二氧化 鈦的新方法是必要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種方便快捷、可控性強、生產(chǎn)效率高的制備多級 花狀結(jié)構(gòu)二氧化鈦的新方法。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種多級花狀結(jié)構(gòu)二氧化鈦的制備方法，包括以下步驟
(1) 將以下體積比的物質(zhì)常溫混合、攪拌配制前驅(qū)溶液 鈦前驅(qū)物l份 水0—50份； 丙三醇或非丙三醇的其他醇類5 — 40份；
(2) 將上述溶液放入水熱釜中；控制溫度110°C，保持6—48h;
(3) 2°C/min速率升溫至400—700°C，恒溫4h;
(4) 然冷卻至室溫,制得多級花狀二氧化鈦。 鈦的前驅(qū)物為四氯化鈦、鈦酸丁酯、鈦酸乙酯、鈦酸異丙酯及
硫酸氧鈦中的一種。
非丙三醇的其他醇類是指一到四個碳原子的一元或多元醇。 水熱釜材料為聚四氟乙烯。
本發(fā)明的要點是在常溫下配制前驅(qū)溶液；將前驅(qū)溶液放入聚 四氟乙烯水熱釜中，控制溶劑熱時間和溫度；然后冷卻至室溫即可得 到多級花狀結(jié)構(gòu)二氧化鈦。
本發(fā)明采用溶劑熱方法應(yīng)用于前軀溶膠的熱處理，通過高溫環(huán) 境，促使特殊的多級花狀結(jié)構(gòu)的形成，最后經(jīng)過焙燒處理，即可得 到具有較高的結(jié)晶度和穩(wěn)定性的多級花狀結(jié)構(gòu)二氧化鈦。由于是在高 溫高壓環(huán)境下反應(yīng)生成，這種多級花狀結(jié)構(gòu)樣品具有很好的熱穩(wěn)定 性；多級花狀結(jié)構(gòu)二氧化鈦由于其片層之間相互聯(lián)系、交錯，每個片 層都像一塊太陽面板一樣，樣品結(jié)構(gòu)上有大量的邊、角暴露，這樣 的特殊結(jié)構(gòu)有利于二氧化鈦增加光吸收，提高對光的利用率，從而提 高其光催化活性。同時這種多級花狀結(jié)構(gòu)二氧化鈦在其他領(lǐng)域，如太陽 能電池、光電材料方面有著重要的應(yīng)用。
本發(fā)明只需通過簡單的溶劑熱方法，即可獲得多級花狀結(jié)構(gòu)二氧 化鈦。通過對前驅(qū)溶液的調(diào)變和溶劑熱時間以及焙燒溫度控制可以 制備不同結(jié)構(gòu)的多級花狀結(jié)構(gòu)二氧化鈦。
下面的表是不同焙燒溫度的多級花狀結(jié)構(gòu)二氧化鈦的結(jié)構(gòu)參數(shù)。不同焙燒溫度的多級花狀結(jié)構(gòu)二氧化鈦結(jié)構(gòu)參數(shù)
序號
焙燒溫度
(。c)
比表面積
(m2/g)
孔容(cmVg)
1
2
3
4
400 500 550 600
99.6
69.8 42.1
26.9
0.19 0.10 0.08 0.07
上表可以看出只要控制不同的焙燒溫度，即可得到不同比表面 積、不同孔容、不同結(jié)構(gòu)的多級花狀結(jié)構(gòu)二氧化鈦，有利于二氧化鈦 增加光吸收，提高對光的利用率，從而提高其光催化活性。
本發(fā)明的優(yōu)點是
1. 本發(fā)明方法制得的多級花狀結(jié)構(gòu)二氧化鈦催化活性高，處理環(huán) 境污染效果好。
2. 多級花狀結(jié)構(gòu)二氧化鈦化學(xué)穩(wěn)定性好，使用方便。
3. 方法簡單、生產(chǎn)容易。
4. 多級花狀結(jié)構(gòu)二氧化鈦成本低，價廉易得。


圖1是未焙燒(a-b)和經(jīng)過550 °C焙燒(c-d)多級花狀結(jié)構(gòu)二 氧化鈦SEM和TEM圖。
圖2是70(TC焙燒后多級花狀結(jié)構(gòu)二氧化鈦樣品的SEM圖。
具體實施例方式
下面通過具體實施方式
對本發(fā)明做進一步說明。 實施例1
常溫下，將0.14mol的丙三醇緩慢滴入0.34mol無水乙醇中，劇 烈攪拌，將0.0091mol四氯化鈦滴入，制得前驅(qū)溶液。將上述溶液 移入聚四氟乙烯水熱釜中，保持110。C， 48h。所得樣品以2°C/min 速率升溫，至400 °C，恒溫4 h。自然冷卻至室溫,制得比表面積 99.6m2/g，孔容0.19cm3/g的多級花狀二氧化鈦。 實施例2常溫下，將0.14 mol的丙三醇緩慢滴入0.34 mol無水乙醇中， 劇烈攪拌、將0.0091 mol四氯化鈦滴入其中得到前驅(qū)溶液。將上述 溶液移入聚四氟乙烯水熱釜中，保持110。C，48h。所得樣品以2°C/min 速率升溫，至500 °C，恒溫4 h，自然冷卻至室溫,制得比表面積 69.8m2/g，孔容0.10cmVg的多級花狀二氧化鈦。 實施例3
常溫下，將0.14mol的丙三醇緩慢滴入0.34mol無水乙醇中，劇 烈攪拌、將0.0091mol四氯化鈦滴入其中得到前驅(qū)溶液。將上述溶 液移入聚四氟乙烯水熱釜中，保持110°C， 48h。所得樣品以2°C/min 速率升溫，至550°C，恒溫4h;自然冷卻至室溫,制得比表面積42.1 m2/g，孔容0.08cmVg的多級花狀二氧化鈦。
常溫下，將0.14mol的丙三醇緩慢滴入0.34mol無水乙醇中，劇 烈攪拌、將0.0091mol四氯化鈦滴入其中，得到前驅(qū)溶液。將上述 溶液移入到聚四氟乙烯水熱釜中，保持110°C， 48h。所得樣品以 2。C/min速率升溫，至600。C，恒溫4h;自然冷卻至室溫，制得比表 面積26.9m2/g，孔容0.07cmVg的多級花狀二氧化鈦。 實施例5
常溫下，將O.Mmol的丙三醇緩慢滴入0.20mol無水乙醇中，劇 烈攪拌、將lmol四氯化鈦滴入，得到前驅(qū)溶液。將上述溶液移入到 聚四氟乙烯水熱釜中，保持110°C， 48h。所得樣品以2°C/min速率 升溫，至溫度700 。C，恒溫4h;自然冷卻至室溫，制得多級花狀二氧 化鈦。 實施例6
常溫下，將0.07 mol的丙三醇緩慢滴入0.17 mol無水乙醇中， 劇烈攪拌、將0.0091mol硫酸氧鈦滴入其中得到前驅(qū)溶液。將上述 溶液移入聚四氟乙烯水熱釜中，保持110 °C， 48 h。所得樣品以 2。C/min速率升溫至溫度550 °C，恒溫4h;自然冷卻至室溫,制得多 級花狀二氧化鈦。實施例7
常溫下，將0.38 mol的丙三醇緩慢滴入0.068 mol無水乙醇中， 劇烈攪拌、將0.0091mol鈦酸正丁酯滴入其中得到前驅(qū)溶液。將上 述溶液移入聚四氟乙烯水熱釜中，保持110°C， 48h。所得樣品以 2°C/min速率升溫至溫度550 °C，恒溫4h;自然冷卻至室溫,制得多 級花狀二氧化鈦。 實施例8
常溫下，將0.45 mol的丙三醇緩慢滴入0.068 mol無水乙醇中， 劇烈攪拌、將0.0091mol鈦酸正丁酯滴入，得到前驅(qū)溶液。將上述 溶液移入聚四氟乙烯水熱釜中，保持110。C，48h。所得樣品以2°C/min 速率升溫至溫度650 °C，恒溫4h;自然冷卻至室溫,制得多級花狀二 氧化鈦。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域 的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)， 所作的任何修改、改進等，均應(yīng)包括在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種多級花狀結(jié)構(gòu)二氧化鈦的制備方法，包括以下步驟(1)將以下體積比的物質(zhì)常溫混合、攪拌配制前驅(qū)溶液鈦前驅(qū)物1份 水0—50份；丙三醇或非丙三醇的其他醇類5—40份；(2)將上述溶液放入水熱釜中；控制溫度110℃，保持6—48h；(3)以2℃/min速率升溫至400—700℃，恒溫4h；(4)自然冷卻至室溫，制得多級花狀二氧化鈦。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多級花狀結(jié)構(gòu)二氧化鈦的制備方法， 其特征在于鈦的前驅(qū)物為四氯化鈦、鈦酸丁酯、鈦酸乙酯、鈦酸 異丙酯及硫酸氧鈦中的一種。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多級花狀結(jié)構(gòu)二氧化鈦的制備方法， 其特征在于非丙三醇的其他醇類是指一到四個碳原子的一元或多元醇。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多級花狀結(jié)構(gòu)二氧化鈦的制備方法， 其特征在于水熱釜材料為聚四氟乙烯。
全文摘要
本發(fā)明屬于一種二氧化鈦材料制備技術(shù)，多級花狀結(jié)構(gòu)二氧化鈦的制備方法。通過對前驅(qū)溶液的調(diào)變和溶劑熱時間以及焙燒溫度的控制來制備多級花狀結(jié)構(gòu)二氧化鈦。本發(fā)明方法的優(yōu)點是制得的多級花狀結(jié)構(gòu)二氧化鈦化學(xué)穩(wěn)定性好；催化活性高；處理環(huán)境污染效果好；方法簡單、生產(chǎn)容易；成本低；使用方便。
文檔編號C01G23/053GK101481140SQ20091004675
公開日2009年7月15日 申請日期2009年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月27日
發(fā)明者卞振鋒, 建 朱, 李和興, 王少華 申請人:上海師范大學(xué)