專利名稱：晶相可控的二氧化鈦納米晶的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種制備銳鈦礦和金紅石相比例連續(xù)可調(diào)的納米二氧化鈦的方法。利用本方法不需要高溫焙燒就可以得到混合晶相的二氧化鈦納米晶，且兩種晶相的比例可以通過控制制備條件連續(xù)調(diào)變。
本發(fā)明涉及的晶相可控二氧化鈦的制備方法如下1.含鈦化合物在醇水溶液中水解制備無定形二氧化鈦。
2.無定形二氧化鈦與一定濃度的無機(jī)酸混合。
3.步驟2所形成的溶膠在一定溫度下進(jìn)行水熱處理。
4.水熱處理后經(jīng)抽濾、洗滌、干燥得到混晶納米二氧化鈦。
1中所說的含鈦化合物通式是Ti(OR)nX4-n(n＝0～4)，其中R為C1-C4的烷基，X為鹵素元素，鈦酯或鈦的鹵化物，例如鈦酸丁酯、鈦酸乙酯、鈦酸異丙酯、四氯化鈦等，水解時(shí)所加入的水與醇的量與鈦的摩爾比可以各為1～500和0～250，當(dāng)醇鈦比為零時(shí)，既是含鈦化合物在水中水解。
2中所說的無機(jī)酸如硝酸、鹽酸、草酸等。其濃度可以是0～10摩爾/升；所加入的量可以是5～50ml/g無定形TiO2。
3中所說的處理方法為在水蒸氣自身壓力下進(jìn)行水熱處理，處理的溫度可以是100～240℃；處理的時(shí)間可以是2～96小時(shí)。
通過控制無機(jī)酸的濃度可以連續(xù)調(diào)變納米二氧化鈦中銳鈦礦和金紅石混合晶相的比例，隨著無機(jī)酸濃度的升高，金紅石混合晶相比例提高。實(shí)例及圖均明顯顯示。不同的無機(jī)酸對晶相比例調(diào)控基本相同。
本發(fā)明的水解原料以鈦酸丁酯，鈦酸乙酯，鈦酸異丙酯或四氯化鈦更好，該類原料來源多，易獲得。
水解時(shí)醇水溶液的水鈦摩爾比和醇鈦摩爾比分別為10～100和5～50為更好，反應(yīng)效率高。
無機(jī)酸以鹽酸，硝酸或草酸更好，濃度在0～2摩爾/升，加入量為10～20ml/g無定形TiO2。該條件下晶相調(diào)控效果好，且降低了反應(yīng)成本。
水熱處理溫度可控制在150～200℃，時(shí)間為8～48小時(shí)是更好的處理?xiàng)l件。
本發(fā)明提供的晶相可控的二氧化鈦納米晶的制備方法的突出優(yōu)點(diǎn)是1、制備條件溫和，不需要高溫焙燒即可得到混合晶的納米二氧化鈦。
2、制備設(shè)備和工藝簡單，生產(chǎn)周期短，工藝參數(shù)容易控制，易于工業(yè)推廣。
3、納米二氧化鈦中銳鈦礦相和金紅石相比例可以通過控制無機(jī)酸的濃度進(jìn)行連續(xù)調(diào)變。
圖2是不同條件下制備的納米二氧化鈦中銳鈦礦相和金紅石相的比例。
權(quán)利要求
1.一種晶相可控的二氧化鈦納米晶的方法，制備過程包括含鈦化合物的水解、無機(jī)酸的加入、水熱處理、抽濾、洗滌、干燥等步驟，其特征在于(1)水解所用的原料為含鈦化合物，其通式為Ti(OR)nX4-n(n＝0～4)式中R為C1-C4的烷基，X為鹵素元素(2)水解溶液為醇水溶液，水鈦摩爾比和醇鈦摩爾比分別為1～500和0～250(3)所加入的為無機(jī)酸，其濃度為0～10摩爾/升，加入量為5～50ml/g無定形TiO2(4)水熱處理的溫度為100～240℃，時(shí)間為2～96小時(shí)
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶相可控的二氧化鈦納米晶的方法，其特征在于水解原料是下述中的任一種鈦酸丁酯，鈦酸乙酯，鈦酸異丙酯，四氯化鈦。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶相可控的二氧化鈦納米晶的方法，其特征在于水解溶液為醇水溶液，水鈦摩爾比和醇鈦摩爾比分別為10～100和5～50。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶相可控的二氧化鈦納米晶的方法，其特征在于所加入的無機(jī)酸是鹽酸或硝酸或草酸，其濃度為0～2摩爾/升，加入量為10～20ml/g無定形TiO2。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶相可控的二氧化鈦納米晶的方法，其特征在于水熱處理的溫度為150～200℃，時(shí)間為8～48小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種制備晶相可控的二氧化鈦納米晶的方法?，F(xiàn)有技術(shù)存在效果差、能耗高等不足。新方法的主要特征是利用含鈦化合物在醇水溶液中水解得到的無定形二氧化鈦粉體為原料，加入不同濃度的無機(jī)酸，經(jīng)水熱處理、抽濾、洗滌、干燥，制得銳鈦礦相和金紅石相比例連續(xù)可調(diào)的二氧化鈦納米晶。該方法的突出優(yōu)點(diǎn)是制備條件溫和、不經(jīng)高溫焙燒即得混合相二氧化鈦，兩種晶相比例通過改變制備條件可以連續(xù)調(diào)變，設(shè)備和工藝簡單，易于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號C01G23/053GK1478725SQ0311483
公開日2004年3月3日 申請日期2003年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月13日
發(fā)明者樂英紅, 吳春瑩, 鄧興毅, 高滋 申請人:復(fù)旦大學(xué)