專利名稱：堿法納米纖維素模板劑合成介孔TiO₂的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于多孔材料合成方法領(lǐng)域，更具體涉及一種以堿法納米纖維素為模板劑合成介孔TW2的方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)制備介孔材料的方法大多都用到各種有機(jī)溶劑和模板劑(表面活性劑、嵌段共聚物、非表面活性劑有機(jī)小分子、微乳液液滴及聚合物微球形成的膠體晶體等模板劑)。 其合成條件也相對(duì)苛刻，對(duì)環(huán)境污染較大，所制備的材料性能也不甚理想。因此尋找一種環(huán)境友好、結(jié)構(gòu)易調(diào)節(jié)的模板劑來(lái)合成介孔材料成為人們研究的熱點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種納米纖維素模板劑合成介孔TiA的方法， 其制備方法簡(jiǎn)單，原料來(lái)源綠色環(huán)保，所制備的介孔TiA能夠滿足水體污染治理的需要。本發(fā)明是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)施的
一種堿法納米纖維素模板劑合成介孔T^2的方法以堿法納米纖維素為模板劑、四氯化鈦為Ti源，采用液相水解-沉淀法制得的。所述的納米纖維素是由減法制備的，其長(zhǎng)度< 300nm、直徑為20、0 nm。所述方法的步驟包括
a)將納米纖維素膠體溶液100 300mL加入到裝有200_400mL去離子水的三口燒瓶
中；
b)調(diào)節(jié)溶液的pH至3-5；
c)在攪拌下滴加5-30mL的TiCl4,反應(yīng)20_40min；
d)升溫至7(T90°C，調(diào)節(jié)溶液的pH值至中性，反應(yīng)30-60min；
e)將步驟d)反應(yīng)后的物料陳化8-15h，水洗2-4次后再采用乙醇清洗1_3次；將清洗后的物料在100-120°C下烘干，研磨；
f)將研磨后的物料在空氣氣氛中，以10°C/min的速率升溫至300-800°C，保溫2h，自然冷卻至室溫，即制得所述介孔Ti02。所述納米纖維素膠體溶液是通過(guò)堿法直接制備得到納米纖維素膠體溶液。所述方法的具體步驟包括將IOg的納米纖維素置于500mL lmol/L的NaClO溶液中反應(yīng)8 12h，然后加入200mL，0. lmol/L的HCl溶液中止反應(yīng)，接著采用超聲波處理30min 以分散樣品，離心洗滌數(shù)次至溶液出現(xiàn)乳白色膠體，將膠體置于透析袋中脫鹽，脫鹽后即得到納米纖維素膠體溶液。所述方法b)中調(diào)節(jié)溶液pH使用的溶液包括鹽酸。所述方法d)中調(diào)節(jié)溶液pH使用的溶液包括NH3. H2O0本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)為本發(fā)明以環(huán)境友好的生物可再生資源納米纖維素為模板劑、四氯化鈦為鈦源，通過(guò)調(diào)節(jié)纖維素的長(zhǎng)度、直徑等設(shè)計(jì)出理想的模板劑結(jié)構(gòu)，定向制備特定孔隙結(jié)構(gòu)、滿足治理特殊污染物需求的新型TW2介孔功能材料。該項(xiàng)目的研究對(duì)介孔材料的合成及實(shí)現(xiàn)水體污染深度凈化方面具有一定的理論和現(xiàn)實(shí)意義。


圖1為堿法纖維素模板劑合成介孔T^2光催化活性； 圖2為堿法纖維素模板劑合成介孔TiA透射電鏡圖3為無(wú)模板合成TiA透射電鏡圖4為堿法纖維素模板劑合成介孔TiA的傅立葉變換紅外圖； 圖5為無(wú)模板合成TiA的傅立葉變換紅外圖； 圖6為堿法纖維素模板劑合成介孔TiA的熱重圖； 圖7為堿法纖維素模板劑合成介孔TiA的差熱圖； 圖8為無(wú)模板合成TiA的熱重圖； 圖9為無(wú)模板合成TiA的差熱圖。
具體實(shí)施例方式一種納米纖維素模板劑合成介孔TiA的方法以堿法納米纖維素為模板劑、四氯化鈦為Ti源，采用液相水解-沉淀法制得的。所述的納米纖維素的長(zhǎng)度< 300nm、直徑為20 40 nm。所述方法的步驟包括
a)將納米纖維素膠體溶液100 300mL加入到裝有200_400mL去離子水的三口燒瓶
中；
b)調(diào)節(jié)溶液的pH至3-5；
c)在攪拌下滴加5-30mL的TiCl4,反應(yīng)20_40min；
d)升溫至7(T90°C，調(diào)節(jié)溶液的pH值至中性，反應(yīng)30-60min；
e)將步驟d)反應(yīng)后的物料陳化8-15h，水洗2-4次后再采用乙醇清洗1_3次；將清洗后的物料在100-120°C下烘干，研磨；
f)將研磨后的物料在空氣氣氛中，以10°C/min的速率升溫至300-800°C，保溫2h，自然冷卻至室溫，即制得所述介孔Ti02。所述納米纖維素膠體溶液是通過(guò)堿法直接制備得到納米纖維素膠體溶液。所述方法的具體步驟包括將IOg的納米纖維素置于500mL lmol/L的NaClO溶液中反應(yīng)8 12h，然后加入200mL，0. lmol/L的HCl溶液中止反應(yīng)，接著采用超聲波處理30min 以分散樣品，離心洗滌數(shù)次至溶液出現(xiàn)乳白色膠體，將膠體置于透析袋中脫鹽，脫鹽后即得到納米纖維素膠體溶液。實(shí)施例1
一種納米纖維素模板劑合成介孔T^2的方法包括如下步驟
a)將納米纖維素膠體溶液IOOmL加入到裝有200mL去離子水的三口燒瓶中；
b)鹽酸調(diào)節(jié)溶液的pH至3；
c)在攪拌下滴加5mL的TiCl4,反應(yīng)20min；
d)升溫至70°C，NH3.H2O調(diào)節(jié)溶液的pH值至中性，反應(yīng)30min ；e)將步驟d)反應(yīng)后的物料陳化他，水洗2-4次后再采用乙醇清洗1-3次；將清洗后的物料在100°C下烘干，研磨；
f)將研磨后的物料在空氣氣氛中，以10°C/min的速率升溫至300°C，保溫2h，自然冷卻至室溫，即制得所述介孔Ti02。以上未提及部分與具體實(shí)施例相同。實(shí)施例2
一種納米纖維素模板劑合成介孔T^2的方法包括如下步驟
a)將納米纖維素膠體溶液300mL加入到裝有400mL去離子水的三口燒瓶中；
b)硫酸調(diào)節(jié)溶液的pH至5；
c)在攪拌下滴加30mL的TiCl4,反應(yīng)40min；
d)升溫至90°C，氫氧化鈉調(diào)節(jié)溶液的pH值至中性，反應(yīng)60min；
e)將步驟d)反應(yīng)后的物料陳化15h，水洗2-4次后再采用乙醇清洗1-3次；將清洗后的物料在120°C下烘干，研磨；
f)將研磨后的物料在空氣氣氛中，以10°C/min的速率升溫至800°C，保溫2h，自然冷卻至室溫，即制得所述介孔Ti02。 以上未提及部分與具體實(shí)施例相同。實(shí)施例3
一種納米纖維素模板劑合成介孔T^2的方法包括如下步驟
a)將納米纖維素膠體溶液200mL加入到裝有300mL去離子水的三口燒瓶中；
b)鹽酸調(diào)節(jié)溶液的pH至4；
c)在攪拌下滴加25mL的TiCl4,反應(yīng)30min；
d)升溫至80°C，NH3.H2O調(diào)節(jié)溶液的pH值至中性，反應(yīng)40min ；
e)將步驟d)反應(yīng)后的物料陳化10h，水洗2-4次后再采用乙醇清洗1-3次；將清洗后的物料在110°C下烘干，研磨；
f)將研磨后的物料在空氣氣氛中，以10°C/min的速率升溫至500°C，保溫2h，自然冷卻至室溫，即制得所述介孔Ti02。以上未提及部分與具體實(shí)施例相同。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種減法納米纖維素模板劑合成介孔TiA的方法，其特征在于所述方法以納米纖維素為模板劑、四氯化鈦為Ti源，采用液相水解-沉淀法制得的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種減法納米纖維素模板劑合成介孔TiO2的方法，其特征在于所述的納米纖維素采用堿法制備，其長(zhǎng)度< 300nm、直徑為20、0 nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種減法納米纖維素模板劑合成介孔TiO2的方法，其特征在于所述方法的步驟包括a)將納米纖維素膠體溶液100 300mL加入到裝有200_400mL去離子水的三口燒瓶中；b)調(diào)節(jié)溶液的pH至3-5；c)在攪拌下滴加5-30mL的TiCl4,反應(yīng)20_40min；d)升溫至7(T90°C，調(diào)節(jié)溶液的pH值至中性，反應(yīng)30-60min；e)將步驟d)反應(yīng)后的物料陳化8-15h，水洗2-4次后再采用乙醇清洗1_3次；將清洗后的物料在100-120°C下烘干，研磨；f)將研磨后的物料在空氣氣氛中，以10°C/min的速率升溫至300-800°C，保溫2h，自然冷卻至室溫，即制得所述介孔Ti02。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種減法納米纖維素模板劑合成介孔TW2的方法，其特征在于所述納米纖維素膠體溶液是通過(guò)堿法直接制備得到納米纖維素膠體溶液。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種減法納米纖維素模板劑合成介孔T^2的方法，其特征在于所述方法的具體步驟包括將IOg的納米纖維素置于500mL lmol/L的NattO溶液中反應(yīng)8 12h，然后加入200mL，0. lmol/L的HCl溶液中止反應(yīng)，接著采用超聲波處理30min以分散樣品，離心洗滌至溶液出現(xiàn)乳白色膠體，將膠體置于透析袋中脫鹽，脫鹽后即得到納米纖維素膠體溶液。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種減法納米纖維素模板劑合成介孔TiA的方法，其特征在于所述方法b)中調(diào)節(jié)溶液PH使用的溶液包括鹽酸。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種減法納米纖維素模板劑合成介孔TiA的方法，其特征在于所述方法d)中調(diào)節(jié)溶液PH使用的溶液包括NH3. H2O0
全文摘要
本發(fā)明涉及一種減法納米纖維素模板劑合成介孔TiO2的方法，本發(fā)明以環(huán)境友好的生物可再生資源納米纖維素為模板劑、四氯化鈦為鈦源，通過(guò)調(diào)節(jié)纖維素的長(zhǎng)度、直徑等設(shè)計(jì)出理想的模板劑結(jié)構(gòu)，定向制備特定孔隙結(jié)構(gòu)、滿足治理特殊污染物需求的新型TiO2介孔功能材料。該項(xiàng)目的研究對(duì)介孔材料的合成及實(shí)現(xiàn)水體污染深度凈化方面具有一定的理論和現(xiàn)實(shí)意義。
文檔編號(hào)C01G23/053GK102249303SQ201110158749
公開日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2011年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月14日
發(fā)明者洪時(shí)偉, 陳孝云, 陳星 , 陳筱 申請(qǐng)人:福建農(nóng)林大學(xué)