專利名稱：一種在絹云母上包覆金紅石二氧化鈦的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在絹云母上包覆金紅石型二氧化鈦制備云母鈦的方法，屬于復(fù)合材料制備技術(shù)領(lǐng)域。特指以絹云母為基底，Sn4+作為促進(jìn)劑，TiCl4S鈦源，采用液相沉積法在絹云母表面包覆金紅石二氧化鈦制備云母鈦的方法。
背景技術(shù)：
二氧化鈦是一種重要的無機(jī)化學(xué)材料，尤其是作為一種優(yōu)質(zhì)的白色顏料。他在許多領(lǐng)域有潛在的應(yīng)用價(jià)值，如水裂解，環(huán)境凈化，自清潔包覆，傳感器，太陽能電池，光催化，以及消毒。納米TiO2包覆技術(shù)也受到重點(diǎn)研究，得出了多種制備方法，例如溶液-溶膠法，磁控管濺射法，化學(xué)氣相沉積法，以及無定型TiO2液相沉積法。云母是一系列具有層狀結(jié)構(gòu)，且具有高形狀系數(shù)的含水鉀鋁酸鹽材料的通稱，如·絹云母，黑云母，鋰云母、白云母、金云母和蛭石。介于云母鈦復(fù)合材料具有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性、耐候性、耐光性以及耐熱性，已被大量商業(yè)化生產(chǎn)。作為一種著色材料，云母鈦被大量運(yùn)用與耐高溫陶瓷，玻璃，塑料以及化妝品中。作為云母的一種，白云母經(jīng)常用來作為制備商業(yè)用云母鈦珠光材料的層狀基底材料。但是，同樣擁有層狀結(jié)構(gòu)且在自然界儲(chǔ)藏量極大的絹云母卻很少被研究。眾所周知，二氧化鈦具有三種晶體結(jié)構(gòu)金紅石型,銳鈦型，以及板鈦型。其中，金紅石型二氧化鈦具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性和較低的光催化活性。因此，相較于用銳鈦型TiO2包覆絹云母，金紅石型TiO2包覆絹云母制得的復(fù)合材料能夠增強(qiáng)材料的光學(xué)性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種在絹云母上包覆金紅石型二氧化鈦制備云母鈦的方法，特指以絹云母為基底，Sn4+作為促進(jìn)劑，TiCl4S鈦源，采用液相沉積發(fā)在絹云母表面包覆金紅石二氧化鈦制備云母鈦的方法。一種在絹云母上包覆金紅石二氧化鈦的方法，按照下述步驟進(jìn)行以絹云母為基底，取一定量絹云母分散在蒸餾水中，在反應(yīng)體系中添加占絹云母質(zhì)量比2-3%Sn4+作為促進(jìn)劑，而后用恒流泵緩慢滴加TiCl4鹽酸溶液，同時(shí)滴加NaOH溶液，維持體系pH值在I. 5-2. 5 ;其中所述TiCl4的量與絹云母的質(zhì)量比為10—30%，反應(yīng)2h ;滴加完畢后，懸浮液在pH=l. 5-2. 5，80-90°C水浴下陳化2h ;而后，抽濾，洗滌，干燥；置于馬弗爐中在800-900°C下焙燒4h，得到金紅石二氧化鈦包覆絹云母復(fù)合材料。用此方法制備云母鈦，可得到金紅石二氧化鈦包覆絹云母的云母鈦復(fù)合材料，且反應(yīng)易于控制、成本低、收率高、工藝和流程簡(jiǎn)便，適合工業(yè)化生產(chǎn)。


圖I :絹云母(a)與溶液體系中添加2. 36% (與絹云母的質(zhì)量比)Sn4+后，制得的云母鈦復(fù)合材料(b2-d2)的XRD圖。其中，a，絹云母；云母鈦復(fù)合材料62_(12)，TiO2與絹云母的質(zhì)量比分別為10、20、30 %。 ，金紅石型Ti02。圖2 :反應(yīng)體系中存在2. 36% (與絹云母的質(zhì)量比)Sn4+的情況下，絹云母與TiO2包覆絹云母樣品(b2-d2)的SEM圖。其中a，絹云母；b2 — d2中TiO2與絹云母的質(zhì)量比分別為10，20，以及30%。圖3:絹云母(a)與云母鈦復(fù)合材料(b-d)的XRD圖。其中，云母鈦復(fù)合材料(bl-d2)中TiO2與絹云母的質(zhì)量比分別為10、20、30 %。銳鈦型Ti02。圖4 :絹云母(a)與云母鈦復(fù)合材料(b-d)的SEM圖。樣品b — d中TiO2與絹云母的質(zhì)量比分別為10，20，以及30%。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明 實(shí)施例I
取IOOg絹云母分散于800ml蒸懼水中，在80°C水浴下攪拌,用0. 5mol/L的鹽酸溶液調(diào)節(jié)體系pH至I. 5。在絹云母懸浮液中緩慢滴加SnCl4 (0. I mol/L)鹽酸溶液，攪拌0. 5h。其中Sn4+與絹云母的質(zhì)量比為2%。而后用恒流泵緩慢滴加TiCl4 (1.5mol/L)鹽酸溶液，同時(shí)滴加NaOH (2mol/L)溶液，維持體系pH值在1.5。改變TiCl4的量，使之與絹云母的質(zhì)量比為10%，TiCl4鹽酸溶液的流速不變，反應(yīng)2h。滴加完畢后，懸浮液在pH = 1.5，80°C水浴下陳化2h。而后，抽濾，用蒸餾水洗滌至其濾液電導(dǎo)率小于10mS/m。將濾餅置于100°C下干燥8h，在于800°C馬弗爐中焙燒4h。如圖lb2、圖2b2所示。從圖lb2中可以看出當(dāng)反應(yīng)體系中添加的2% (與絹云母的質(zhì)量比)Sn4+時(shí)，制得的云母鈦復(fù)合材料中的TiO2都為金紅石型。在 2 0 =27. 4，36. 0，41. 1，54. 3，以及 56. 6° (JCPDS 21-1276)出現(xiàn)的為金紅石型TiO2的特征峰。從圖2b2中可以看出，當(dāng)TiO2顆粒的包覆量為10%時(shí)，在絹云母表面生成了致密而均勻的納米TiO2層，其中TiO2顆粒的平均粒徑為18nm。實(shí)施例2
取IOOg絹云母分散于800ml蒸懼水中，在85°C水浴下攪拌,用0. 5mol/L的鹽酸溶液調(diào)節(jié)體系pH至2. O。在絹云母懸浮液中緩慢滴加SnCl4 (0. I mol/L)鹽酸溶液，攪拌0. 5h。其中Sn4+與絹云母的質(zhì)量比為2. 36%。而后用恒流泵緩慢滴加TiCl4 (I. 5mol/L)鹽酸溶液，同時(shí)滴加NaOH (211101/1)溶液，維持體系？11值在2.0。改變TiCl4的量，使之與絹云母的質(zhì)量比為20%，TiCl4鹽酸溶液的流速不變，反應(yīng)2h。滴加完畢后，懸浮液在pH = 2.0，85°C水浴下陳化2h。而后，抽濾，用蒸餾水洗滌至其濾液電導(dǎo)率小于10mS/m。將濾餅置于100°C下干燥8h，在于850°C馬弗爐中焙燒4h。如圖lc2、圖2c2所示。從圖lc2中可以看出當(dāng)反應(yīng)體系中添加的2. 36% (與絹云母的質(zhì)量比)Sn4+時(shí)，制得的云母鈦復(fù)合材料中的TiO2都為金紅石型。在 2 0 =27.4，36.0，41. 1，54. 3，以及 56. 6° (JCPDS 21-1276)出現(xiàn)的為金紅石型TiO2的特征峰。從圖2c2中可以看出，當(dāng)TiO2顆粒的包覆量為20%時(shí)，在絹云母表面生成了致密而均勻的納米TiO2層，其中TiO2顆粒的平均粒徑為21nm。實(shí)施例3
取IOOg絹云母分散于800ml蒸懼水中，在90°C水浴下攪拌,用0. 5mol/L的鹽酸溶液調(diào)節(jié)體系pH至2. 5。在絹云母懸浮液中緩慢滴加SnCl4 (0. I mol/L)鹽酸溶液，攪拌0. 5h。其中Sn4+與絹云母的質(zhì)量比為3%。而后用恒流泵緩慢滴加TiCl4 (1.5mol/L)鹽酸溶液，同時(shí)滴加NaOH (2mol/L)溶液，維持體系pH值在2. 5。改變TiCl4的量，使之與絹云母的質(zhì)量比為30%，TiCl4鹽酸溶液的流速不變，反應(yīng)2h。滴加完畢后，懸浮液在pH = 2. 5，90°C水浴下陳化2h。而后，抽濾，用蒸餾水洗滌至其濾液電導(dǎo)率小于10mS/m。將濾餅置于100°C下干燥8h，在于900°C馬弗爐中焙燒4h。如圖ld2、圖2d2所示。從圖ld2中可以看出當(dāng)反應(yīng)體系中添加的3% (與絹云母的質(zhì)量比)Sn4+時(shí)，制得的云母鈦復(fù)合材料中的TiO2都為金紅石型。在 2 0 =27. 4，36. O，41. 1，54. 3，以及 56. 6° (JCPDS 21-1276)出現(xiàn)的為金紅石型TiO2的特征峰。且隨著TiO2的包覆量的增加，金紅石型TiO2的強(qiáng)度進(jìn)一步增強(qiáng)。從圖2d2中可以看出，當(dāng)TiO2顆粒的包覆量為30%時(shí)，在絹云母表面生成了致密而均勻的納米TiO2層，其中TiO2顆粒的平均粒徑為32nm。對(duì)比例
重復(fù)實(shí)施例1、2、3，只是不添加Sn4+，做對(duì)比。如圖3、圖4所示。從圖3可以發(fā)現(xiàn)在2 0=25. 28,37. 80,48. 05 以及 55. 06° 出現(xiàn)了銳鈦型 TiO2 的特征峰(PDF # 21 — 1272)。且隨著TiO2的包覆量的增加，銳鈦型二氧化鈦峰的強(qiáng)度進(jìn)一步增強(qiáng)。說明在添加Sn4+時(shí)，只能 生成銳鈦型二氧化鈦，而不能生成金紅石型。從圖4中可以看出體系中不添加Sn4+時(shí)，當(dāng)絹云母表面分別包覆10，20，30% TiO2時(shí)，其中TiO2顆粒的平均粒徑分別為22nm，30nm，37nm。從圖2、4的對(duì)比中可以發(fā)現(xiàn)，Sn4+離子的存在還有利于小尺寸金紅石TiO2納米顆粒的生成。
權(quán)利要求
1. 一種在絹云母上包覆金紅石二氧化鈦的方法，其特征在于按照下述步驟進(jìn)行以絹云母為基底，取一定量絹云母分散在蒸餾水中，在反應(yīng)體系中添加占絹云母質(zhì)量比2-3%Sn4+作為促進(jìn)劑，而后用恒流泵緩慢滴加TiCl4鹽酸溶液，同時(shí)滴加NaOH溶液，維持體系pH值在I.5-2. 5 ;其中所述TiCl4的量與絹云母的質(zhì)量比為10—30%，反應(yīng)2h ;滴加完畢后，懸浮液在pH=l. 5-2. 5，80-90°C水浴下陳化2h ;而后，抽濾，洗滌，干燥；置于馬弗爐中在800-900°C下焙燒4h，得到金紅石二氧化鈦包覆絹云母復(fù)合材料。
全文摘要
本發(fā)明一種在絹云母上包覆金紅石二氧化鈦的方法，屬于復(fù)合材料制備技術(shù)領(lǐng)域。特指以絹云母為基底，Sn4+作為促進(jìn)劑，TiCl4為鈦源,采用液相沉積法在絹云母表面包覆金紅石二氧化鈦制備云母鈦的方法。用此方法制備云母鈦，可得到金紅石二氧化鈦包覆絹云母的云母鈦復(fù)合材料，且反應(yīng)易于控制、成本低、收率高、工藝和流程簡(jiǎn)便，適合工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)B82Y40/00GK102795663SQ20121014546
公開日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月10日
發(fā)明者殷恒波, 任敏, 王愛麗, 葛超群, 沈靈沁, 馮永海, 高軍 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)