導電玻璃為負載的納米二氧化鈦及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種導電玻璃為負載的納米二氧化鈦，以導電玻璃作為載體，負載到導電玻璃上的納米二氧化鈦的平均粒徑為20~200 nm。本發(fā)明所述的導電玻璃為負載的納米二氧化鈦的制備方法，包括以下步驟：（1）將導電玻璃裁剪成大小規(guī)則的方塊；（2）導電玻璃的清洗：利用超純水將裁剪過后的導電玻璃進行超聲清洗；然后將無水乙醇對導電玻璃進行超聲清洗，在惰性氣體中吹干；（3）制備導電玻璃為負載的納米二氧化鈦；本發(fā)明的方法簡單、去除效率高，無二次污染，可用于水中有害陽離子和含氧陰離子的去除、不受外界環(huán)境和水質(zhì)因素的影響。
【專利說明】導電玻璃為負載的納米二氧化鈦及其制備方法
[0001]

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及水處理領(lǐng)域，具體涉及一種導電玻璃為負載的納米二氧化鈦及其制備方法。
[0003]

【背景技術(shù)】
[0004]近年來，隨著工業(yè)和農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展，全球水體中含硝態(tài)氮的污染物、硝酸鹽等含氧陰離子及多種有害陽離子的濃度呈增加趨勢。水體中的這些有害陽離子和含氧陰離子會對人體造成嚴重的危害，因此控制水體中所含有害陽離子和含氧陰離子的量顯得尤為重要。
[0005]納米級二氧化鈦，亦稱鈦白粉。物理性質(zhì)為細小微粒，直徑在100納米以下，產(chǎn)品外觀為白色疏松粉末。具有抗線、抗菌、自潔凈、抗老化性能，可用于化妝品、功能纖維、塑料、油墨、涂料、油漆、精細陶瓷等領(lǐng)域。
[0006]納米二氧化鈦主要有兩種結(jié)晶形態(tài):銳鈦型(Anatase)和金紅石型(Rutile)。金紅石型二氧化鈦比銳鈦型二氧化鈦穩(wěn)定而致密，有較高的硬度、密度、介電常數(shù)及折射率，其遮蓋力和著色力也較高。而銳鈦型二氧化鈦在可見光短波部分的反射率比金紅石型二氧化鈦高，帶藍色色調(diào)，并且對紫外線的吸收能力比金紅石型低，光催化活性比金紅石型高。在一定條件下，銳鈦型二氧化鈦可轉(zhuǎn)化為金紅石型二氧化鈦。
[0007]納米T12具有十分寶貴的光學性質(zhì)，在汽車工業(yè)及諸多領(lǐng)域都顯示出美好的發(fā)展前景。納米T12還具有很高的化學穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、無毒性、超親水性、非迀移性，且完全可以與食品接觸，所以被廣泛應(yīng)用于抗紫外材料、紡織、光催化觸媒、自潔玻璃、防曬霜、涂料、油墨、食品包裝材料、造紙工業(yè)、航天工業(yè)中、鋰電池中。
[0008]目前，已有很多種方法控制水體中所含有害陽離子和含氧陰離子，如離子交換，反滲透，化學還原等。其中電化學方法由于其綠色、高效等優(yōu)點引起人們的廣泛關(guān)注。在眾多的電化學催化劑中，鐵元素因其儲量豐富成本較低，且零價鐵具有較強還原性，已被廣泛研宄用于去除水中多種污染物。
[0009]目前，缺乏一種有效去除水中有害陽離子和含氧陰離子的導電玻璃為負載的納米二氧化鈦及其制備方法。
[0010]


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供了一種有效去除水中有害陽離子和含氧陰離子的導電玻璃為負載的納米二氧化鈦及其制備方法。
[0012]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過如下技術(shù)方案實現(xiàn):本發(fā)明提供了一種導電玻璃為負載的納米二氧化鈦，以導電玻璃作為載體，負載到導電玻璃上的納米二氧化鈦的平均粒徑為20~200 nm。
[0013]本發(fā)明所述的導電玻璃為負載的納米二氧化鈦的制備方法，包括以下步驟:
(1)將導電玻璃裁剪成大小規(guī)則的方塊；
(2)導電玻璃的清洗:利用超純水將裁剪過后的導電玻璃進行超聲清洗；然后將無水乙醇對導電玻璃進行超聲清洗，在惰性氣體中吹干；
(3)制備導電玻璃為負載的納米二氧化鈦在溫度為30-50°C下，將二氧化鈦置于去離子水中，攪拌均勻制成二氧化鈦溶液；向二氧化鈦溶液通入氣體C02，同時攪拌，加熱升溫到70-850C，保溫40-80min，停止通入氣體CO2和加熱；將反應(yīng)后的溶液烘干，粉碎，焙燒；然后將粉碎物和導電玻璃置于400-700°C上施加電場，所述電池的充電電壓范圍為1V到20V，時間為200~450 S，使用電化學程序電位階躍處理方法在導電玻璃上沉積制得導電玻璃為負載的納米二氧化鈦；
(4)材料清洗:將反應(yīng)完全的材料取出，用除氧超純水清洗3~4次，去除反應(yīng)剩余的離子，然后用無水乙醇清洗3~4次；
(5)材料的保存:將清洗后的材料完全浸沒于無水乙醇溶液中，在10-20°C的環(huán)境中密封保存。
[0014]進一步地，在步驟(3)中，將清洗后的材料完全浸沒于無水乙醇溶液中，在15°C的環(huán)境中密封保存。
[0015]進一步地，在步驟(3)中，攪拌速率為900-1500r/min。
[0016]本發(fā)明所述的制備方法制得的導電玻璃為負載的納米二氧化鈦在污水處理中的應(yīng)用。
[0017]有益效果:本發(fā)明的方法簡單，去除污水效率高，無二次污染，可用于水中有害陽離子和含氧陰離子的去除、不受外界環(huán)境和水質(zhì)因素的影響。在其表面通過“電化學程序電位階躍處理方法”負載納米二氧化鈦，控制產(chǎn)生具有立方晶形的結(jié)構(gòu)及其制備方法，以及它在水體中所含有害陽離子和含氧陰離子去除中的應(yīng)用。與現(xiàn)有的制備納米二氧化鈦的方法相比，本發(fā)明具有以下突出的優(yōu)點:
(1)本發(fā)明的制備方法可以在常溫條件下進行，反應(yīng)條件溫和，制備過程簡單，易于實現(xiàn)，對外界環(huán)境條件無特殊要求；
(2)本發(fā)明所制備的納米二氧化鈦，其粒徑大小可以通過改變處理時間得以控制，粒徑大小范圍為20~200 nm。
[0018]

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明實施例1中制備的立方晶形納米二氧化鈦的掃描電鏡SM圖。
[0020]

【具體實施方式】
[0021]下面將通過結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步的具體描述，但不能理解為是對本發(fā)明保護范圍的限定。
[0022]實施例1
如圖1所示，本發(fā)明提供了一種導電玻璃為負載的納米二氧化鈦，以導電玻璃作為載體，負載到導電玻璃上的納米二氧化鈦的平均粒徑為20 nm。
[0023]本發(fā)明所述的導電玻璃為負載的納米二氧化鈦的制備方法，包括以下步驟:
(1)將導電玻璃裁剪成大小規(guī)則的方塊；
(2)導電玻璃的清洗:利用超純水將裁剪過后的導電玻璃進行超聲清洗；然后將無水乙醇對導電玻璃進行超聲清洗，在惰性氣體中吹干；
(3)制備導電玻璃為負載的納米二氧化鈦在溫度為30°C下，將二氧化鈦置于去離子水中，攪拌均勻制成二氧化鈦溶液；向二氧化鈦溶液通入氣體C02，同時攪拌，加熱升溫到700C，保溫40min，停止通入氣體CO2和加熱；將反應(yīng)后的溶液烘干，粉碎，焙燒；然后將粉碎物和導電玻璃置于400°C上施加電場，所述電池的充電電壓范圍為1V到20V，時間為200s，在導電玻璃上沉積制得導電玻璃為負載的納米二氧化鈦；攪拌速率為900r/min。
[0024](4)材料清洗:將反應(yīng)完全的材料取出，用除氧超純水清洗3次，去除反應(yīng)剩余的離子，然后用無水乙醇清洗3~4次；
(5)材料的保存:將清洗后的材料完全浸沒于無水乙醇溶液中，在10°C的環(huán)境中密封保存。
[0025]本發(fā)明所述的制備方法制得的導電玻璃為負載的納米二氧化鈦在污水處理中的應(yīng)用。
[0026]圖1為所制備的立方晶形納米二氧化鈦的SEM圖，由圖1可看出納米二氧化鈦呈規(guī)則的立方體形狀。
[0027]實施例2
實施例2與實施例1的區(qū)別在于:
本發(fā)明提供了一種導電玻璃為負載的納米二氧化鈦，以導電玻璃作為載體，負載到導電玻璃上的納米二氧化鈦的平均粒徑為100 nm。
[0028]本發(fā)明所述的導電玻璃為負載的納米二氧化鈦的制備方法，包括以下步驟: 在步驟(3)中，制備導電玻璃為負載的納米二氧化鈦在溫度為40 °C下，將二氧化鈦置于去離子水中，攪拌均勻制成二氧化鈦溶液；向二氧化鈦溶液通入氣體C02，同時攪拌，加熱升溫到80°C，保溫60min，停止通入氣體C02和加熱；將反應(yīng)后的溶液烘干，粉碎，焙燒；然后將粉碎物和導電玻璃置于600°C上施加電場，所述電池的充電電壓范圍為1V到20V，時間為350 S，在導電玻璃上沉積制得導電玻璃為負載的納米二氧化鈦；攪拌速率為1000r/min。
[0029](4)材料清洗:將反應(yīng)完全的材料取出，用除氧超純水清洗3次，去除反應(yīng)剩余的離子，然后用無水乙醇清洗4次。
[0030]實施例3
實施例3與實施例1的區(qū)別在于:
本發(fā)明提供了一種導電玻璃為負載的納米二氧化鈦，以導電玻璃作為載體，負載到導電玻璃上的納米二氧化鈦的平均粒徑為200 nm。
[0031]本發(fā)明所述的導電玻璃為負載的納米二氧化鈦的制備方法，包括以下步驟: 在步驟(3)中，制備導電玻璃為負載的納米二氧化鈦在溫度為50 °C下，將二氧化鈦置于去離子水中，攪拌均勻制成二氧化鈦溶液；向二氧化鈦溶液通入氣體C02，同時攪拌，加熱升溫到85°C，保溫80min，停止通入氣體C02和加熱；將反應(yīng)后的溶液烘干，粉碎，焙燒；然后將粉碎物和導電玻璃置于700°C上施加電場，所述電池的充電電壓范圍為1V到20V，時間為450 S，在導電玻璃上沉積制得導電玻璃為負載的納米二氧化鈦；攪拌速率為1500r/mino
[0032]在步驟(4)中，材料清洗:將反應(yīng)完全的材料取出，用除氧超純水清洗4次，去除反應(yīng)剩余的離子，然后用無水乙醇清洗4次；
在步驟(5)中，材料的保存:將清洗后的材料完全浸沒于無水乙醇溶液中，在20°C的環(huán)境中密封保存。
[0033]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書、說明書及其等效物界定。
【權(quán)利要求】
1.一種導電玻璃為負載的納米二氧化鈦，其特征在于:以導電玻璃作為載體，負載到導電玻璃上的納米二氧化鈦的平均粒徑為20~200 nm。
2.權(quán)利要求1所述的導電玻璃為負載的納米二氧化鈦的制備方法，其特征在于包括以下步驟:(1)將導電玻璃裁剪成大小規(guī)則的方塊；(2)導電玻璃的清洗:利用超純水將裁剪過后的導電玻璃進行超聲清洗；然后將無水乙醇對導電玻璃進行超聲清洗，在惰性氣體中吹干；(3)制備導電玻璃為負載的納米二氧化鈦在溫度為30-50°C下，將二氧化鈦置于去離子水中，攪拌均勻制成二氧化鈦溶液；向二氧化鈦溶液通入氣體C02，同時攪拌，加熱升溫到70-850C，保溫40-80min，停止通入氣體CO2和加熱；將反應(yīng)后的溶液烘干，粉碎，焙燒；然后將粉碎物和導電玻璃置于400-700°C上施加電場，所述電池的充電電壓范圍為1V到20V，時間為200~450 S，使用電化學程序電位階躍處理方法在導電玻璃上沉積制得導電玻璃為負載的納米二氧化鈦；(4)材料清洗:將反應(yīng)完全的材料取出，用除氧超純水清洗3~4次，去除反應(yīng)剩余的離子，然后用無水乙醇清洗3~4次；(5)材料的保存:將清洗后的材料完全浸沒于無水乙醇溶液中，在10-20 0C的環(huán)境中密封保存。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的導電玻璃為負載的納米二氧化鈦的制備方法，其特征在于:在步驟(3)中，將清洗后的材料完全浸沒于無水乙醇溶液中，在15°C的環(huán)境中密封保存。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的導電玻璃為負載的納米二氧化鈦的制備方法，其特征在于:在步驟(3)中，攪拌速率為900-1500r/min。
5.根據(jù)權(quán)利要求2~4任一項所述的制備方法制得的導電玻璃為負載的納米二氧化鈦在污水處理中的應(yīng)用。
【文檔編號】C02F1/46GK104492408SQ201410783230
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月18日
【發(fā)明者】王新蘭 申請人:王新蘭