專利名稱：TiO的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種納米材料的制備方法，具體地說，是一種TiO2/載鈦羥基磷灰石復(fù)相吸附和消毒納米材料的制備方法。屬于材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代生活中，Pb、Cd、Cu等重金屬離子，CO、SO2、NOx等有害氣體，甲醛、苯等有機(jī)物揮發(fā)物，亞甲基藍(lán)、羅丹明等有機(jī)染料，大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等細(xì)菌等污染物嚴(yán)重危害了人類的健康。光催化降解技術(shù)具有常溫常壓下就可進(jìn)行，并能徹底破壞污染物，沒有二次污染且費(fèi)用等等優(yōu)點(diǎn)。其中TiO2的光催化活性好、耐腐蝕能力強(qiáng)、本身穩(wěn)定性高、價(jià)格相對(duì)低和對(duì)人體無毒性等優(yōu)點(diǎn)，被公認(rèn)為是最佳的光催化劑。然而，第一，由于環(huán)境中的污染物等濃度往往較低，所以反應(yīng)物在催化劑表面富集的濃度低，導(dǎo)致光催化降解速率慢。第二，光催化反應(yīng)將污染物轉(zhuǎn)化為無危害物質(zhì)通常需要經(jīng)過許多中間步驟，這些中間產(chǎn)物中有些是極其有害的物質(zhì)。第三，TiO2光催化劑只有在受到紫外光的輻照時(shí)，才可能表現(xiàn)出光催化活性，影響了其使用效率。羥基磷灰石(Ca10(PO4)6(OH)2)有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和成分，使得它對(duì)污染物有很強(qiáng)的吸附作用。最近發(fā)現(xiàn)Ca10(PO4)6(OH)2也具備光催化特性，相關(guān)研究也證實(shí)光激發(fā)下Ca10(PO4)6(OH)2的表面產(chǎn)生了充足的具有強(qiáng)氧化能力的氧自由基O2-，因此羥基磷灰石作為消毒殺菌材料具有獨(dú)特的性能。
經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，黎霞，魏杰，李玉寶在《二氧化鈦/磷灰石納米抗菌復(fù)合材料的研究》(《功能材料》，2004，Vol 35(1)，119-121)一文中提出通過溶膠凝膠法在羥基磷灰石表面涂覆TiO2，制備了TiO2/羥基磷灰石復(fù)合抗菌材料，其方法為向羥基磷灰石中加入體積比為10∶1的無水乙醇與鈦酸丁脂混合液，通過鈦酸丁脂室溫水解，得到了納米二氧化鈦和納米羥基磷灰石復(fù)合材料。其不足之處是鈦酸丁脂室溫水解后，二氧化鈦的形態(tài)多為無定形態(tài)，光催化效果差。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種TiO2/載鈦羥基磷灰石復(fù)相吸附和消毒納米材料的制備方法，使其對(duì)無機(jī)或有機(jī)物污染物有較強(qiáng)的吸附能力，并能在紫外線或者日光下分解這些物質(zhì)，從而達(dá)到吸附和分解有害物質(zhì)的效果。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明材料的化學(xué)組成式為x{TiO2}/y{(Ca10-zTiz)(PO4)6(OH)2}，其中x＝0.05~0.7，y＝0.3~0.95，z＝0.5~3，主晶相為銳鈦礦晶型的TiO2和羥基磷灰石相，通過水熱法合成方案一具體步驟如下①首先按照公式x{TiO2}/y{(Ca10-zTiz)(PO4)6(OH)2}，配置濃度為0.1-1M的含鈦Ti4+(TiCl4)溶液，0.1-1M硝酸鈣Ca(NO3)2溶液，0.1-1M(NH4)H2PO4溶液，0.1-1MHNO3，0.1-1M NH4OH溶液和0.1-1M的氫氧化鈉溶液；②將含鈦Ti4+溶液按照公式x{TiO2}/y{(Ca10-zTiz)(PO4)6(OH)2}分為x/(x+yz)和yz/(x+yz)兩份，向第一份x/(x+yz)含鈦Ti4+水溶液中攪拌滴加氫氧化鈉堿性溶液，得到白色沉淀，經(jīng)過離心分離和水洗，得到沉淀A；③將硝酸鈣Ca(NO3)2溶液滴加到第二份x/(x+yz)含鈦Ti4+溶液中，得到(Ca+Ti)復(fù)合溶液；將NH4H2PO4水溶液攪拌滴加到(Ca+Ti)復(fù)合溶液中，經(jīng)過離心分離和水洗，得到沉淀B；所述的將NH4H2PO4水溶液攪拌滴加到(Ca+Ti)復(fù)合溶液中，之后，保持(Ca+Ti)/P的值為1.5-1.9，然后經(jīng)過離心分離和水洗，得到沉淀B；所述的將NH4H2PO4水溶液攪拌滴加到(Ca+Ti)復(fù)合溶液中，之后，調(diào)節(jié)溶液的酸堿度，保持在PH值為9-14，然后經(jīng)過離心分離和水洗，得到沉淀B；④將沉淀A與沉淀B放入內(nèi)層襯有聚四氟乙烯的密閉水熱反應(yīng)釜中，加入蒸餾水，調(diào)節(jié)溶液的酸堿度，進(jìn)行水熱反應(yīng)，反應(yīng)后取出反應(yīng)物，經(jīng)過離心分離和水洗，干燥，即得TiO2/載鈦羥基磷灰石復(fù)相吸附和消毒納米材料。
所述的加入蒸餾水，按照3~40g/L的比例。
所述的加入蒸餾水，加入量為反應(yīng)釜的60~80％。
所述的調(diào)節(jié)溶液的酸堿度，是指保持溶液的PH值為9~14。
所述的水熱反應(yīng)，是在120℃~300℃進(jìn)行2~10小時(shí)的。
方案二具體步驟如下①首先按照公式x{TiO2}/y{(Ca10-zTiz)(PO4)6(OH)2}，配置濃度為0.1-1M的含鈦Ti4+(TiCl4)溶液，0.1-1M硝酸鈣Ca(NO3)2溶液，0.1-1M(NH4)H2PO4溶液，0.1-1MHNO3，0.1-1M NH4OH溶液和0.1-1M的氫氧化鈉溶液；②將含鈦Ti4+溶液按照公式x{TiO2}/y{(Ca10-zTiz)(PO4)6(OH)2}分為x/(x+yz)和yz/(x+yz)兩份，向第一份x/(x+yz)含鈦Ti4+水溶液中攪拌滴加氫氧化鈉堿性溶液，得到白色沉淀，經(jīng)過離心分離和水洗，得到沉淀A；③將硝酸鈣Ca(NO3)2溶液滴加到第二份x/(x+yz)含鈦Ti4+溶液中，得到(Ca+Ti)復(fù)合溶液；將NH4H2PO4水溶液攪拌滴加到(Ca+Ti)復(fù)合溶液中，經(jīng)過離心分離和水洗，得到沉淀B；所述的將NH4H2PO4水溶液攪拌滴加到(Ca+Ti)復(fù)合溶液中，之后，保持(Ca+Ti)/P的值為1.5-1.9，然后經(jīng)過離心分離和水洗，得到沉淀B；所述的將NH4H2PO4水溶液攪拌滴加到(Ca+Ti)復(fù)合溶液中，之后，調(diào)節(jié)溶液的酸堿度，保持在PH值為9-14，然后經(jīng)過離心分離和水洗，得到沉淀B；④將沉淀B放入內(nèi)層襯有聚四氟乙烯的密閉水熱反應(yīng)釜，加入蒸餾水，調(diào)節(jié)溶液的酸堿度，進(jìn)行水熱反應(yīng)，反應(yīng)后取出反應(yīng)物，經(jīng)過離心分離和水洗，干燥，即得載鈦羥基磷灰石；所述的加入蒸餾水，按照3~40g/L的比例。
所述的加入蒸餾水，加入量為反應(yīng)釜的60~80％。
所述的調(diào)節(jié)溶液的酸堿度，是指保持溶液的PH值為9~14。
所述的水熱反應(yīng)，是在120℃~300℃進(jìn)行2~10小時(shí)的。
⑤將沉淀A與載鈦羥基磷灰石放入內(nèi)層襯有聚四氟乙烯的密閉水熱反應(yīng)釜中，加入蒸餾水，調(diào)節(jié)溶液的酸堿度，進(jìn)行水熱反應(yīng)，反應(yīng)后取出反應(yīng)物，經(jīng)過離心分離和水洗，干燥，即得TiO2/載鈦羥基磷灰石復(fù)相吸附和消毒納米材料。
所述的加入蒸餾水，按照3~40g/L的比例。
所述的加入蒸餾水，加入量為反應(yīng)釜的60~80％。
所述的調(diào)節(jié)溶液的酸堿度，是指保持溶液的PH值為9~14。
所述的水熱反應(yīng)，是在120℃~300℃進(jìn)行2~10小時(shí)的。
本發(fā)明的有益效果是通過在水熱條件下羥基磷灰石和TiO2的復(fù)相生長(zhǎng)，制備的載鈦羥基磷灰石和納米TiO2復(fù)合材料，可以充分利用羥基磷灰石對(duì)病毒、細(xì)菌和有機(jī)物等污染物的捕獲作用和納米TiO2殺菌能力，既可有效地捕獲有害病毒和細(xì)菌，又可以有效分解有害病毒和細(xì)菌，該材料具有光催化活性好、耐腐蝕能力強(qiáng)、化學(xué)穩(wěn)定性高、價(jià)格相對(duì)較低以及對(duì)人體無毒性等優(yōu)點(diǎn)。該材料有望在建筑材料的表面涂層，水污染治理，空氣凈化等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1材料的化學(xué)組成式為x{TiO2}/y{(Ca10-zTiz)(PO4)6(OH)2}，其中x＝0.05，y＝0.95，z＝3，(Ca+Ti)/P＝1.5，主晶相為銳鈦礦晶型的TiO2和羥基磷灰石相，通過水熱法合成1.首先按照公式0.05{TiO2}/0.95{(Ca7Ti3)(PO4)6(OH)2}，配置濃度為0.1M的含鈦Ti4+(TiCl4)溶液，0.1M硝酸鈣Ca(NO3)2溶液，0.1M(NH4)H2PO4溶液，0.1M HNO3和0.1M NH4OH溶液，0.1M的氫氧化鈉；2.將含鈦Ti4+溶液分為1.7％和98.3％兩份，向第一份1.7％含鈦Ti4+水溶液中攪拌滴加氫氧化鈉堿性溶液，得到白色沉淀，經(jīng)過反復(fù)三次離心分離和水洗，得到沉淀A。
3.將硝酸鈣Ca(NO3)2溶液滴加到第二份98.3％含鈦Ti4+溶液中，得到(Ca+Ti)復(fù)合溶液；4.將NH4H2PO4水溶液攪拌滴加到(Ca+Ti)復(fù)合溶液中，保持(Ca+Ti)/P的值為1.5。調(diào)節(jié)溶液的酸堿度，保持在PH值為9，經(jīng)過反復(fù)三次離心分離和水洗，得到沉淀B；5.將沉淀A與沉淀B放入內(nèi)層襯有聚四氟乙烯的密閉水熱反應(yīng)釜中，按照3g/L的比例加入蒸餾水，水的加入量為反應(yīng)釜的80％。調(diào)節(jié)溶液的酸堿度，保持溶液的PH值為9，在120℃進(jìn)行10小時(shí)的水熱反應(yīng)。反應(yīng)后取出反應(yīng)物，經(jīng)過反復(fù)三次離心分離和水洗，干燥，即得TiO2/載鈦羥基磷灰石復(fù)相吸附和消毒納米材料。
該材料對(duì)Pb、Cd、Cu等重金屬離子，CO、SO2、NOx等有害氣體，甲醛、苯等有機(jī)物揮發(fā)物，亞甲基藍(lán)、羅丹明等有機(jī)染料，大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等細(xì)菌有很強(qiáng)的吸附能力，在太陽光或紫外線照射下，可以降解甲醛、亞甲基藍(lán)等有機(jī)物，礦化NOx，SOx等有害氣體，并可以滅活細(xì)菌。該材料有望在建筑材料的表面涂層，水污染治理，空氣凈化等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
實(shí)施例2材料的化學(xué)組成式為x{TiO2}/y{(Ca10-zTiz)(PO4)6(OH)2}，其中x＝0.7，y＝0.3，z＝0.5，(Ca+Ti)/P＝1.67，主晶相為銳鈦礦晶型的TiO2和羥基磷灰石相，通過水熱法合成1.首先按照公式0.05{TiO2}/0.95{(Ca7Ti3)(PO4)6(OH)2}，配置濃度為1.0M的含鈦Ti4+(TiCl4)溶液，1.0M硝酸鈣Ca(NO3)2溶液，1.0M(NH4)H2PO4溶液，1.0MHNO3，1.0M NH4OH溶液和1M的氫氧化鈉溶液；2.將含鈦Ti4+溶液分為82.4％和17.6兩份，向第一份82.4％含鈦Ti4+水溶液中攪拌滴加氫氧化鈉堿性溶液，得到白色沉淀，經(jīng)過反復(fù)三次離心分離和水洗，得到沉淀A；3.將硝酸鈣Ca(NO3)2溶液滴加到第二份17.6％含鈦Ti4+溶液中，得到(Ca+Ti)復(fù)合溶液；4.將NH4H2PO4水溶液攪拌滴加到(Ca+Ti)復(fù)合溶液中，保持(Ca+Ti)/P的值為1.9。調(diào)節(jié)溶液的酸堿度，保持在PH值為14，經(jīng)過反復(fù)三次離心分離和水洗，得到沉淀B；5.將沉淀A與沉淀B放入內(nèi)層襯有聚四氟乙烯的密閉水熱反應(yīng)釜中，按照3~40g/L的比例加入蒸餾水，水的加入量為反應(yīng)釜的60％。調(diào)節(jié)溶液的酸堿度，保持溶液的PH值為14，在300℃進(jìn)行2小時(shí)的水熱反應(yīng)。反應(yīng)后取出反應(yīng)物，經(jīng)過反復(fù)三次離心分離和水洗，干燥，即得TiO2/載鈦羥基磷灰石復(fù)相吸附和消毒納米材料。
通過在水熱條件下羥基磷灰石和TiO2的復(fù)相生長(zhǎng)，制備的載鈦羥基磷灰石和納米TiO2復(fù)合材料，可以充分利用羥基磷灰石對(duì)病毒、細(xì)菌和有機(jī)物等污染物的捕獲作用和納米TiO2殺菌能力，既可有效地捕獲有害病毒和細(xì)菌，又可以有效分解有害病毒和細(xì)菌，該材料具有光催化活性好、耐腐蝕能力強(qiáng)、化學(xué)穩(wěn)定性高、價(jià)格相對(duì)較低以及對(duì)人體無毒性等優(yōu)點(diǎn)。該材料有望在建筑材料的表面涂層，水污染治理，空氣凈化等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
實(shí)施例3
材料的化學(xué)組成式為x{TiO2}/y{(Ca10-zTiz)(PO4)6(OH)2}，其中x＝0.5，y＝0.5，z＝1，(Ca+Ti)/P＝i.8，主晶相為銳鈦礦晶型的TiO2和羥基磷灰石相，通過水熱法合成1.按照公式0.5{TiO2}/0.5{(Ca9Ti1)(PO4)6(OH)2}，配置濃度為0.5M的含鈦Ti4+(TiCl4)溶液，0.5M硝酸鈣Ca(NO3)2溶液，0.5M(NH4)H2PO4溶液，0.5M HNO3，0.5M NH4OH溶液和1M的氫氧化鈉溶液；2.將含鈦Ti4+溶液分為50％和50％兩份，向第一份50％含鈦Ti4+水溶液中攪拌滴加氫氧化鈉堿性溶液，得到白色沉淀，經(jīng)過反復(fù)三次離心分離和水洗，得到沉淀A。
3.將硝酸鈣Ca(NO3)2溶液滴加到第二份50％含鈦Ti4+溶液中，得到(Ca+Ti)復(fù)合溶液；4.將NH4H2PO4水溶液攪拌滴加到(Ca+Ti)復(fù)合溶液中，保持(Ca+Ti)/P的值為1.67。調(diào)節(jié)溶液的酸堿度，保持在PH值為10，經(jīng)過反復(fù)三次離心分離和水洗，得到沉淀B；5.將沉淀A與沉淀B放入內(nèi)層襯有聚四氟乙烯的密閉水熱反應(yīng)釜中，按照3~40g/L的比例加入蒸餾水，水的加入量為反應(yīng)釜的70％。調(diào)節(jié)溶液的酸堿度，保持溶液的PH值為10，在200℃進(jìn)行8小時(shí)的水熱反應(yīng)。反應(yīng)后取出反應(yīng)物，經(jīng)過反復(fù)三次離心分離和水洗，干燥，即得TiO2/載鈦羥基磷灰石復(fù)相吸附和消毒納米材料。
通過在水熱條件下羥基磷灰石和TiO2的復(fù)相生長(zhǎng)，制備的載鈦羥基磷灰石和納米TiO2復(fù)合材料，可以充分利用羥基磷灰石對(duì)病毒、細(xì)菌和有機(jī)物等污染物的捕獲作用和納米TiO2殺菌能力，既可有效地捕獲有害病毒和細(xì)菌，又可以有效分解有害病毒和細(xì)菌，該材料具有光催化活性好、耐腐蝕能力強(qiáng)、化學(xué)穩(wěn)定性高、價(jià)格相對(duì)較低以及對(duì)人體無毒性等優(yōu)點(diǎn)。該材料有望在建筑材料的表面涂層，水污染治理，空氣凈化等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
實(shí)施例4材料的化學(xué)組成式為x{TiO2}/y{(Ca10-zTiz)(PO4)6(OH)2}，其中x＝0.05，y＝0.95，z＝3，(Ca+Ti)/P＝1.5，主晶相為銳鈦礦晶型的TiO2和羥基磷灰石相，通過水熱法合成
1.首先按照公式按照公式0.05{TiO2}/0.95{(Ca7Ti3)(PO4)6(OH)2}，配置濃度為0.1M的含鈦Ti4+(TiCl4)溶液，0.1M硝酸鈣Ca(NO3)2溶液，0.1M(NH4)H2PO4溶液，0.1M HNO3和0.1M NH4OH溶液，0.1M的氫氧化鈉；2.將含鈦Ti4+溶液分為1.7％和98.3％兩份，向第一份1.7％含鈦Ti4+水溶液中攪拌滴加氫氧化鈉堿性溶液，得到白色沉淀，經(jīng)過反復(fù)三次離心分離和水洗，得到沉淀A。
3.將硝酸鈣Ca(NO3)2溶液滴加到第二份98.3％含鈦Ti4+溶液中，得到(Ca+Ti)復(fù)合溶液；4.將NH4H2PO4水溶液攪拌滴加到(Ca+Ti)復(fù)合溶液中，保持(Ca+Ti)/P的值為1.5。調(diào)節(jié)溶液的酸堿度，保持在PH值為9，經(jīng)過反復(fù)三次離心分離和水洗，得到沉淀B；將沉淀B放入內(nèi)層襯有聚四氟乙烯的密閉水熱反應(yīng)釜，按照3g/L的比例加入蒸餾水，水的加入量為反應(yīng)釜的60％。調(diào)節(jié)溶液的酸堿度，保持溶液的PH值為9，在120℃進(jìn)行10小時(shí)的水熱反應(yīng)。反應(yīng)后取出反應(yīng)物，經(jīng)過反復(fù)三次離心分離和水洗，干燥，即得載鈦羥基磷灰石；5.將沉淀A與載鈦羥基磷灰石放入內(nèi)層襯有聚四氟乙烯的密閉水熱反應(yīng)釜中，按照3g/L的比例加入蒸餾水，水的加入量為反應(yīng)釜的80％。調(diào)節(jié)溶液的酸堿度，保持溶液的PH值為9，在120℃進(jìn)行10小時(shí)的水熱反應(yīng)。反應(yīng)后取出反應(yīng)物，經(jīng)過反復(fù)三次離心分離和水洗，干燥，即得TiO2/載鈦羥基磷灰石復(fù)相吸附和消毒納米材料。
該材料對(duì)Pb、Cd、Cu等重金屬離子，CO、SO2、NOx等有害氣體，甲醛、苯等有機(jī)物揮發(fā)物，亞甲基藍(lán)、羅丹明等有機(jī)染料，大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等細(xì)菌有很強(qiáng)的吸附能力，在太陽光或紫外線照射下，可以降解甲醛、亞甲基藍(lán)等有機(jī)物，礦化NOx，SOx等有害氣體，并可以滅活細(xì)菌。該材料有望在建筑材料的表面涂層，水污染治理，空氣凈化等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
實(shí)施例5材料的化學(xué)組成式為x{TiO2}/y{(Ca10-zTiz)(PO4)6(OH)2}，其中x＝0.7，y＝0.3，z＝0.5，(Ca+Ti)/P＝1.67，主晶相為銳鈦礦晶型的TiO2和羥基磷灰石相，通過水熱法合成1.首先按照公式0.05{TiO2}/0.95{(Ca7Ti3)(PO4)6(OH)2}，配置濃度為1.0M的含鈦Ti4+(TiCl4)溶液，1.0M硝酸鈣Ca(NO3)2溶液，1.0M(NH4)H2PO4溶液，1.0MHNO3，1.0M NH4OH溶液和1M的氫氧化鈉溶液；2.將含鈦Ti4+溶液分為82.4％和17.6兩份，向第一份82.4％含鈦Ti4+水溶液中攪拌滴加氫氧化鈉堿性溶液，得到白色沉淀，經(jīng)過反復(fù)三次離心分離和水洗，得到沉淀A；3.將硝酸鈣Ca(NO3)2溶液滴加到第二份17.6％含鈦Ti4+溶液中，得到(Ca+Ti)復(fù)合溶液；4.將NH4H2PO4水溶液攪拌滴加到(Ca+Ti)復(fù)合溶液中，保持(Ca+Ti)/P的值為1.9。調(diào)節(jié)溶液的酸堿度，保持在PH值為14，經(jīng)過反復(fù)三次離心分離和水洗，得到沉淀B；將沉淀B放入內(nèi)層襯有聚四氟乙烯的密閉水熱反應(yīng)釜，按照40g/L的比例加入蒸餾水，水的加入量為反應(yīng)釜的80％。調(diào)節(jié)溶液的酸堿度，保持溶液的PH值為14，在300℃進(jìn)行2小時(shí)的水熱反應(yīng)。反應(yīng)后取出反應(yīng)物，經(jīng)過反復(fù)三次離心分離和水洗，干燥，即得載鈦羥基磷灰石；5.將沉淀A與載鈦羥基磷灰石放入內(nèi)層襯有聚四氟乙烯的密閉水熱反應(yīng)釜中，按照3~40g/L的比例加入蒸餾水，水的加入量為反應(yīng)釜的60％。調(diào)節(jié)溶液的酸堿度，保持溶液的PH值為14，在300℃進(jìn)行2小時(shí)的水熱反應(yīng)。反應(yīng)后取出反應(yīng)物，經(jīng)過反復(fù)三次離心分離和水洗，干燥，即得TiO2/載鈦羥基磷灰石復(fù)相吸附和消毒納米材料。
通過在水熱條件下羥基磷灰石和TiO2的復(fù)相生長(zhǎng)，制備的載鈦羥基磷灰石和納米TiO2復(fù)合材料，可以充分利用羥基磷灰石對(duì)病毒、細(xì)菌和有機(jī)物等污染物的捕獲作用和納米TiO2殺菌能力，既可有效地捕獲有害病毒和細(xì)菌，又可以有效分解有害病毒和細(xì)菌，該材料具有光催化活性好、耐腐蝕能力強(qiáng)、化學(xué)穩(wěn)定性高、價(jià)格相對(duì)較低以及對(duì)人體無毒性等優(yōu)點(diǎn)。該材料有望在建筑材料的表面涂層，水污染治理，空氣凈化等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
實(shí)施例6材料的化學(xué)組成式為x{TiO2}/y{(Ca10-zTiz)(PO4)6(OH)2}，其中x＝0.5，y＝0.5，z＝1，(Ca+Ti)/P＝1.8，主晶相為銳鈦礦晶型的TiO2和羥基磷灰石相，通過水熱法合成1.按照公式0.5{TiO2}/0.5{(Ca9Ti1)(PO4)6(OH)2}，配置濃度為0.5M的含鈦Ti4+(TiCl4)溶液，0.5M硝酸鈣Ca(NO3)2溶液，0.5M(NH4)H2PO4溶液，0.5M HNO3，0.5M NH4OH溶液和1M的氫氧化鈉溶液；2.將含鈦Ti4+溶液分為50％和50％兩份，向第一份50％含鈦Ti4+水溶液中攪拌滴加氫氧化鈉堿性溶液，得到白色沉淀，經(jīng)過反復(fù)三次離心分離和水洗，得到沉淀A。
3.將硝酸鈣Ca(NO3)2溶液滴加到第二份50％含鈦Ti4+溶液中，得到(Ca+Ti)復(fù)合溶液；4.將NH4H2PO4水溶液攪拌滴加到(Ca+Ti)復(fù)合溶液中，保持(Ca+Ti)/P的值為1.67。調(diào)節(jié)溶液的酸堿度，保持在PH值為10，經(jīng)過反復(fù)三次離心分離和水洗，得到沉淀B；將沉淀B放入內(nèi)層襯有聚四氟乙烯的密閉水熱反應(yīng)釜，按照10g/L的比例加入蒸餾水，水的加入量為反應(yīng)釜的70％。調(diào)節(jié)溶液的酸堿度，保持溶液的PH值為11，在200℃進(jìn)行6小時(shí)的水熱反應(yīng)。反應(yīng)后取出反應(yīng)物，經(jīng)過反復(fù)三次離心分離和水洗，干燥，即得載鈦羥基磷灰石；5.將沉淀A與載鈦羥基磷灰石放入內(nèi)層襯有聚四氟乙烯的密閉水熱反應(yīng)釜中，按照3~40g/L的比例加入蒸餾水，水的加入量為反應(yīng)釜的70％。調(diào)節(jié)溶液的酸堿度，保持溶液的PH值為10，在200℃進(jìn)行8小時(shí)的水熱反應(yīng)。反應(yīng)后取出反應(yīng)物，經(jīng)過反復(fù)三次離心分離和水洗，干燥，即得TiO2/載鈦羥基磷灰石復(fù)相吸附和消毒納米材料。
通過在水熱條件下羥基磷灰石和TiO2的復(fù)相生長(zhǎng)，制備的載鈦羥基磷灰石和納米TiO2復(fù)合材料，可以充分利用羥基磷灰石對(duì)病毒、細(xì)菌和有機(jī)物等污染物的捕獲作用和納米TiO2殺菌能力，既可有效地捕獲有害病毒和細(xì)菌，又可以有效分解有害病毒和細(xì)菌，該材料具有光催化活性好、耐腐蝕能力強(qiáng)、化學(xué)穩(wěn)定性高、價(jià)格相對(duì)較低以及對(duì)人體無毒性等優(yōu)點(diǎn)。該材料有望在建筑材料的表面涂層，水污染治理，空氣凈化等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.一種TiO2/載鈦羥基磷灰石復(fù)相吸附和消毒納米材料的制備方法，其特征在于，材料的化學(xué)組成式為x{TiO2}/y{(Ca10-zTiz)(PO4)6(OH)2}，其中x＝0.05~0.7，y＝0.3~0.95，z＝0.5~3，主晶相為銳鈦礦晶型的TiO2和羥基磷灰石相，通過水熱法合成，具體步驟如下①首先按照公式x{TiO2}/y{(Ca10-zTiz)(PO4)6(OH)2}，配置濃度為0.1-1M的含鈦Ti4+(TiCl4)溶液，0.1-1M硝酸鈣Ca(NO3)2溶液，0.1-1M(NH4)H2PO4溶液，0.1-1M HNO3，0.1-1M NH4OH溶液和0.1-1M的氫氧化鈉溶液；②將含鈦Ti4+溶液按照公式x{TiO2}/y{(Ca10-zTiz)(PO4)6(OH)2}分為x/(x+yz)和yz/(x+yz)兩份，向第一份x/(x+yz)含鈦Ti4+水溶液中攪拌滴加氫氧化鈉堿性溶液，得到白色沉淀，經(jīng)過離心分離和水洗，得到沉淀A；③將硝酸鈣Ca(NO3)2溶液滴加到第二份x/(x+yz)含鈦Ti4+溶液中，得到(Ca+Ti)復(fù)合溶液；將NH4H2PO4水溶液攪拌滴加到(Ca+Ti)復(fù)合溶液中，經(jīng)過離心分離和水洗，得到沉淀B；④將沉淀A與沉淀B放入內(nèi)層襯有聚四氟乙烯的密閉水熱反應(yīng)釜中，加入蒸餾水，調(diào)節(jié)溶液的酸堿度，進(jìn)行水熱反應(yīng)，反應(yīng)后取出反應(yīng)物，經(jīng)過離心分離和水洗，干燥，即得TiO2/載鈦羥基磷灰石復(fù)相吸附和消毒納米材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的TiO2/載鈦羥基磷灰石復(fù)相吸附和消毒納米材料的制備方法，其特征是，步驟③中所述的將NH4H2PO4水溶液攪拌滴加到(Ca+Ti)復(fù)合溶液中，之后，保持(Ca+Ti)/P的值為1.5-1.9，然后經(jīng)過離心分離和水洗，得到沉淀B。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的TiO2/載鈦羥基磷灰石復(fù)相吸附和消毒納米材料的制備方法，其特征是，步驟③中所述的將NH4H2PO4水溶液攪拌滴加到(Ca+Ti)復(fù)合溶液中，之后，調(diào)節(jié)溶液的酸堿度，保持在PH值為9-14，然后經(jīng)過離心分離和水洗，得到沉淀B。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的TiO2/載鈦羥基磷灰石復(fù)相吸附和消毒納米材料的制備方法，其特征是，步驟④中所述的加入蒸餾水，按照3~40g/L的比例；加入量為反應(yīng)釜的60~80％；步驟④中所述的調(diào)節(jié)溶液的酸堿度，是指保持溶液的PH值為9~14；步驟④中所述的水熱反應(yīng)，是在120℃~300℃進(jìn)行2~10小時(shí)的。
5.一種TiO2/載鈦羥基磷灰石復(fù)相吸附和消毒納米材料的制備方法，其特征在于，材料的化學(xué)組成式為x{TiO2}/y{(Ca10-zTiz)(PO4)6(OH)2}，其中x＝0.05~0.7，y＝0.3~0.95，z＝0.5~3，主晶相為銳鈦礦晶型的TiO2和羥基磷灰石相，通過水熱法合成，具體步驟如下①首先按照公式x{TiO2}/y{(Ca10-zTiz)(PO4)6(OH)2}，配置濃度為0.1-1M的含鈦Ti4+(TiCl4)溶液，0.1-1M硝酸鈣Ca(NO3)2溶液，0.1-1M(NH4)H2PO4溶液，0.1-1M HNO3，0.1-1M NH4OH溶液和0.1-1M的氫氧化鈉溶液；②將含鈦Ti4+溶液按照公式x{TiO2}/y{(Ca10-zTiz)(PO4)6(OH)2}分為x/(x+yz)和yz/(x+yz)兩份，向第一份x/(x+yz)含鈦Ti4+水溶液中攪拌滴加氫氧化鈉堿性溶液，得到白色沉淀，經(jīng)過離心分離和水洗，得到沉淀A；③將硝酸鈣Ca(NO3)2溶液滴加到第二份x/(x+yz)含鈦Ti4+溶液中，得到(Ca+Ti)復(fù)合溶液；將NH4H2PO4水溶液攪拌滴加到(Ca+Ti)復(fù)合溶液中，經(jīng)過離心分離和水洗，得到沉淀B；④將沉淀B放入內(nèi)層襯有聚四氟乙烯的密閉水熱反應(yīng)釜，加入蒸餾水，調(diào)節(jié)溶液的酸堿度，進(jìn)行水熱反應(yīng)，反應(yīng)后取出反應(yīng)物，經(jīng)過離心分離和水洗，干燥，即得載鈦羥基磷灰石；⑤將沉淀A與載鈦羥基磷灰石放入內(nèi)層襯有聚四氟乙烯的密閉水熱反應(yīng)釜中，加入蒸餾水，調(diào)節(jié)溶液的酸堿度，進(jìn)行水熱反應(yīng)，反應(yīng)后取出反應(yīng)物，經(jīng)過離心分離和水洗，干燥，即得TiO2/載鈦羥基磷灰石復(fù)相吸附和消毒納米材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的TiO2/載鈦羥基磷灰石復(fù)相吸附和消毒納米材料的制備方法，其特征是，步驟③中所述的將NH4H2PO4水溶液攪拌滴加到(Ca+Ti)復(fù)合溶液中，之后，保持(Ca+Ti)/P的值為1.5-1.9，然后經(jīng)過離心分離和水洗，得到沉淀B。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的TiO2/載鈦羥基磷灰石復(fù)相吸附和消毒納米材料的制備方法，其特征是，步驟③中所述的將NH4H2PO4水溶液攪拌滴加到(Ca+Ti)復(fù)合溶液中，之后，調(diào)節(jié)溶液的酸堿度，保持在PH值為9-14，然后經(jīng)過離心分離和水洗，得到沉淀B。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的TiO2/載鈦羥基磷灰石復(fù)相吸附和消毒納米材料的制備方法，其特征是，步驟④或者步驟⑤中所述的加入蒸餾水，按照3~40g/L的比例；加入量為反應(yīng)釜的60~80％；步驟④或者步驟⑤中所述的調(diào)節(jié)溶液的酸堿度，是指保持溶液的PH值為9~14；步驟④或者步驟⑤中所述的水熱反應(yīng)，是在120℃~300℃進(jìn)行2~10小時(shí)。
全文摘要
一種TiO
文檔編號(hào)B01J20/06GK1701845SQ20051002479
公開日2005年11月30日 申請(qǐng)日期2005年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月31日
發(fā)明者胡安民, 常程康, 李明, 毛大立, 雷同 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)