專利名稱：利用工業(yè)原材料制備形貌可控的納米鈦酸鹽的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用工業(yè)原料制備多種形貌可控的鈦酸鹽的方法。
背景技術(shù)：
無機(jī)鈦酸鹽有著十分優(yōu)異的物理、化學(xué)和光學(xué)性能，在當(dāng)代材料科學(xué)領(lǐng)域中 占有重要位置。鈦酸鹽產(chǎn)品在電子學(xué)、能源和環(huán)保等領(lǐng)域有重要的應(yīng)用價值，可 廣泛用于壓電陶瓷器件、熱釋電紅外傳感器、鐵電存儲器、電光開關(guān)器件、鈦酸 鋇基PTC元件、氣體傳感器、光解水制氫材料、鋰離子二次電池材料、汽油脫 硫和染料脫色材料以及雷達(dá)吸波材料等。
納米鈦酸鹽由于量子尺寸、小尺寸、表面效應(yīng)等各種納米效應(yīng)，表現(xiàn)出更加 優(yōu)異的物化特性，較之塊體材料特別是在催化、吸附等方面更具應(yīng)用價值。目前， 人們對納米鈦酸鹽的研究主要其中在管狀材料方面，例如Kasuga T. Langmuir， 1998， 14, 3160.，專利"納米管鈦酸鹽制備方法"，200610017350. 4和專利"一 種制備水合鈦酸鈉鹽及系列鈦酸鹽納米管的工藝方法"02117866.6。而對其他 形貌鈦酸鹽的制備鮮有報道。眾所周知，與塊體材料大不相同，形貌對納米材料 性能影響很大，因此很有必要研究不同形貌鈦酸鹽納米結(jié)構(gòu)的制備方法。另外， 目前人們大都采用價格不菲的P25為原材料來制備鈦酸鹽納米管，這無疑提高了 鈦酸鹽納米管產(chǎn)品的使用成本，降低了它的實(shí)際應(yīng)用價值。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種利用價格低廉的工業(yè)原料偏鈦酸和硫酸氧鈦為原 材料，制備形貌可控的納米鈦酸鹽的方法，包括一維結(jié)構(gòu)納米帶，巻曲度可控 的鈦酸鹽納米絲帶(全巻則為管)；二維結(jié)構(gòu)納米片；和三維復(fù)雜結(jié)構(gòu)胖大 海狀結(jié)構(gòu)、海膽狀結(jié)構(gòu)和分級微納結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下
利用工業(yè)原材料制備形貌可控的納米鈦酸鹽的方法，其特征在于包括以下步
驟
(1)、稱偏鈦酸或硫酸氧鈦，與摩爾濃度為2 11M的堿溶液放入高壓釜
5中，并強(qiáng)力攪拌，形成均勻的懸浮液；
(2) 、把高壓釜放入40 22(TC的環(huán)境中，保溫3小時以上；
(3) 、反應(yīng)結(jié)束后，待高壓釜溫度自然降低室溫后，打開高壓釜倒出溶液;
(4) 、過濾或離心分離出沉淀物，多次水洗，直至溶液的PH到中性為止；
(5) 、沉淀物烘干，即得產(chǎn)物。
所述的利用工業(yè)原材料制備形貌可控的納米鈦酸鹽的方法，其特征在于所述
的堿是指氫氧化鈉、氫氧化鉀或其它氫氧化物或其任意混合物；所述的偏鈦酸或 硫酸氧鈦與堿的摩爾比為0.1 1: 1。
所述的利用工業(yè)原材料制備形貌可控的納米鈦酸鹽的方法，其特征在于包括 以下步驟-
(1) 、稱偏鈦酸，與摩爾濃度為9 11M的堿溶液放入高壓釜中，并強(qiáng)力攪 拌，形成均勻的懸浮液；
(2) 、把高壓釜放入170 22(TC的環(huán)境中，保溫20小時以上；
(3) 、反應(yīng)結(jié)束后，待釜溫自然降低室溫后，打開高壓釜倒出溶液；
(4) 、過濾或離心分離出沉淀物，多次水洗，直至溶液的PH到中性為止；
(5) 、沉淀物烘干，即得產(chǎn)物為鈦酸鹽納米帶。
所述的利用工業(yè)原材料制備形貌可控的納米鈦酸鹽的方法，其特征在于包括 以下步驟
(1) 、稱偏鈦酸，與摩爾濃度為2 11M的堿溶液放入高壓釜中，并強(qiáng)力攪 拌，形成均勻的懸浮液；
(2) 、把高壓釜放入110 16(TC的環(huán)境中，保溫20小時以上；
(3) 、反應(yīng)結(jié)束后，待釜溫自然降低室溫后，打開高壓釜倒出溶液；
(4) 、過濾或離心分離出沉淀物，多次水洗，直至溶液的PH到中性為止；
(5) 、沉淀物烘干，即得產(chǎn)物為巻曲度可控的鈦酸鹽納米絲帶； 關(guān)于巻曲度的定義是，對一個條帶狀的結(jié)構(gòu)，橫截面為直線、半圓、圓時，
巻曲度分別為O， 0.5， 1，納米絲帶的巻曲度大O，小于或等于l。
所述的利用工業(yè)原材料制備形貌可控的納米鈦酸鹽的方法，其特征在于包括 以下步驟
(1)、稱偏鈦酸，與摩爾濃度為9 11M的堿溶液放入高壓釜中，并強(qiáng)力攪拌，形成均勻的懸浮液；
(2) 、把高壓釜放入40 100'C的環(huán)境中，保溫20小時以上；
(3) 、反應(yīng)結(jié)束后，待釜溫自然降低室溫后，打開高壓釜倒出溶液；
(4) 、過濾或離心分離出沉淀物，多次水洗，直至溶液的PH到中性為止；
(5) 、沉淀物烘干，即得產(chǎn)物為鈦酸鹽胖大海狀納米結(jié)構(gòu)。 所述的利用工業(yè)原材料制備形貌可控的納米鈦酸鹽的方法，其特征在于包括
以下步驟
(1) 、稱偏鈦酸，與摩爾濃度為9 11M的氫氧化鈉和0.05~0.5M的氫氧化 鋰混合溶液放入高壓釜中，并強(qiáng)力攪拌，形成均勻的懸浮液；
(2) 、把高壓釜放入U0 15(TC的環(huán)境中，保溫20小時以上；
(3) 、反應(yīng)結(jié)束后，待釜溫自然降低室溫后，打開高壓釜倒出溶液；
(4) 、過濾或離心分離出沉淀物，多次水洗，直至溶液的PH到中性為止；
(5) 、沉淀物烘干，即得產(chǎn)物為鈦酸鹽納米片。
所述的利用工業(yè)原材料制備形貌可控的納米鈦酸鹽的方法，其特征在于包括 以下步驟
(1) 、稱偏鈦酸，與摩爾濃度為9 11M的堿溶液放入高壓釜中，并強(qiáng)力攪 拌，形成均勻的懸浮液；
(2) 、把高壓釜放入110 16(TC的環(huán)境中，保溫3 18小時；
(3) 、反應(yīng)結(jié)束后，待釜溫自然降低室溫后，打開高壓釜倒出溶液；
(4) 、過濾或離心分離出沉淀物，多次水洗，直至溶液的PH到中性為止；
(5) 、沉淀物烘干，即得產(chǎn)物為鈦酸鹽海膽狀納米結(jié)構(gòu)。 所述的利用工業(yè)原材料制備形貌可控的納米鈦酸鹽的方法，其特征在于包括
以下步驟
(1) 、稱取硫酸氧鈦，與摩爾濃度為9 11M的堿溶液放入高壓釜中，并強(qiáng) 力攪拌，形成均勻的懸浮液；
(2) 、把高壓釜放入攝氏170 220。C的環(huán)境中，保溫20小時以上。
(3) 、反應(yīng)結(jié)束后，待高壓釜溫度自然降低室溫后，打開高壓釜倒出溶液；
(4) 、過濾或離心分離出沉淀物，多次水洗，直至溶液的PH到中性為止；
(5) 、沉淀物烘干，即得產(chǎn)物為鈦酸鹽微納分枝結(jié)構(gòu)。
7所述的方法制得的納米鈦酸鹽制備離子交換金屬納米鈦酸鹽的方法，其特征 在于包括以下步驟
(1) 、稱取納米鈦酸鹽于水中，強(qiáng)力攪拌得到懸浮液；
(2) 、加入水溶性的金屬離子的鹽于懸浮液中；
(3) 、調(diào)節(jié)懸浮液的PH為酸性；
(4) 、將懸浮液在40 12(TC下冷凝回流3小時以上；
(5) 、回流結(jié)束后，過濾或離心分離出沉淀物，多次水洗，直至溶液的PH 到中性為止；
(6) 、沉淀物烘干，即得產(chǎn)物。
所述的納米鈦酸鹽懸浮液的質(zhì)量濃度為0.1 40X;金屬離子的鹽是指F^+、 Ni2+、 K+、 Li+、 Ca2+、 Mg"離子的水溶性的硝酸鹽、硫酸鹽、氯化鹽；調(diào)節(jié)PH 為3-4;金屬離子的鹽與納米鈦酸鹽的摩爾比0.01 5: 1。
本發(fā)明以偏鈦酸或硫酸氧鈦為原材料，采用水熱法，通過控制原材料的種類、 堿的種類和濃度、反應(yīng)溫度來合成鈦酸鹽帶狀、巻曲絲帶狀、胖大海狀、片狀、 海膽狀、微納分枝狀等六種納米結(jié)構(gòu)。
產(chǎn)物的描述
未離子交換前，六種形貌納米結(jié)構(gòu)的晶相均為Na2Ti205，為正交晶系，晶格 常數(shù)a= 1.68 nm， b=0.375 nm, c=0.306 nm。離子交換把Na離子取代為其他金屬 離子，骨架結(jié)構(gòu)未變，XRD圖譜基本未發(fā)生變化。
納米帶長度在幾Mm到十幾Mm之間，寬度可在十幾到150nm之間控制， 隨水熱反應(yīng)時間的延長，寬度逐漸變窄(帶沿短軸方向不斷劈裂)。
巻曲度可控的鈦酸鹽納米絲帶長度在幾百nm到十幾pm之間，當(dāng)反應(yīng)溫度 固定時(例如140度)，巻曲度隨NaOH溶液濃度的增加而增大，例如NaOH溶 液濃度為1 5M時，巻曲度為0 0.5， NaOH溶液濃度為5 10M時，巻曲度 為0.5 1。
胖大海狀鈦酸鹽納米結(jié)構(gòu)窄片狀物糾纏在一起，形成胖大海狀結(jié)構(gòu)。單個
胖大海狀物在幾十nm到幾個pm之間。
納米片基本為正方形，長寬為100 150nm，厚度為20 30nm。 海膽狀納米結(jié)構(gòu)纖維狀物糾纏在一起，形成放射的海膽狀。海膽物大小在幾百nm到幾個pm之間。
微納分枝結(jié)構(gòu)主干為直徑l 2pm棒，主干上生長了直徑在20 30nm的纖維狀物。
本發(fā)明采用工業(yè)原料制備形貌可控的納米鈦酸鹽，成本很低，可以進(jìn)入工業(yè)化生產(chǎn)， 而且各種形貌的納米鈦酸鹽由于量子尺寸、小尺寸、表面效應(yīng)等各種納米效應(yīng)，表現(xiàn)出 更加優(yōu)異的物化特性，較之塊體材料特別是在催化、吸附等方面更具應(yīng)用價值。
圖l:鈦酸鹽納米結(jié)構(gòu)制備的流程圖。
圖2:離子交換金屬鈦酸鹽納米結(jié)構(gòu)制備的流程圖。
圖3(a、b、c、d):鈦酸鹽納米帶的SEM圖片。
圖4(a、b、c、d):巻曲度可控的鈦酸鹽納米絲帶的SEM圖片(巻曲度逐漸增大)。
圖5(a、b、c、d):鈦酸鹽胖大海狀納米結(jié)構(gòu)SEM圖片和TEM圖片。
圖6(a、b、c、d》鈦酸鹽納米片的SEM圖片。
圖7(a、b、c、d):鈦酸鹽海膽狀納米結(jié)構(gòu)的SEM圖片。
圖8(a、b、c、d):鈦酸鹽微納分枝結(jié)構(gòu)的SEM圖片。
圖9:鈦酸鹽納米帶、納米絲帶、胖大海狀納米結(jié)構(gòu)、納米片、海膽狀納米結(jié)構(gòu)、微納 分枝結(jié)構(gòu)的XRD圖譜。
圖10: Fe",N產(chǎn),K+,Li+,Ca",Mg"離子交換金屬鈦酸鹽納米帶的XRD圖譜。
具體實(shí)施例方式
以下以容積為50ml的高壓釜為反應(yīng)器為例，來說明各種鈦酸鹽納米結(jié)構(gòu)的制備步 驟，參見圖l。 1、鈦酸鹽納米帶的制備
(1) 、稱量l 3g的偏鈦酸，放入高壓釜中。
(2) 、配置摩爾濃度為9 llM的NaOH溶液，取35 40 ml加入到高壓釜中。
(3) 、對高壓釜中的原料磁力攪拌l 2h，形成均勻的白色懸浮液。
(4) 、把高壓釜放入170 22(TC的環(huán)境中，保溫20小時以上；
(5) 、反應(yīng)結(jié)束后，待釜溫自然降低室溫后，打開高壓釜倒出溶液。
9(6) 、過濾或離心分離出沉淀物，多次水洗，直至溶液的PH到中性為止。
(7) 、沉淀物烘干，即得產(chǎn)物。 鈦酸鹽納米帶的SEM圖片參見圖3。
2、 巻曲度可控的鈦酸鹽納米絲帶的制備
(1) 、稱量l 3g的偏鈦酸，放入高壓釜中。
(2) 、配置摩爾濃度為2 11M的NaOH溶液，取35 40 ml加入到高壓釜 中。
(3) 、對高壓釜中的原料磁力攪拌l 2h，形成均勻的白色懸浮液。
(4) 、把高壓釜放入110 160。C的環(huán)境中，保溫20小時以上；
(5) 、反應(yīng)結(jié)束后，待釜溫自然降低室溫后，打開高壓釜倒出溶液；
(6) 、過濾或離心分離出沉淀物，多次水洗，直至溶液的PH到中性為止；
(7) 、沉淀物烘干，即得產(chǎn)物。
關(guān)于巻曲度的定義是，對一個條帶狀的結(jié)構(gòu)，橫截面為直線、半圓、圓時， 巻曲度分別為O， 0.5， 1。當(dāng)反應(yīng)溫度固定時(例如140度)，鈦酸鹽納米絲帶的 巻曲度隨NaOH溶液濃度的增加而增大，例如NaOH溶液濃度為1 5M時，巻 曲度為0 0.5， NaOH溶液濃度為5 10M時，巻曲度為0.5 1。
巻曲度可控的鈦酸鹽納米絲帶的SEM圖片見圖4。
3、 鈦酸鹽胖大海狀納米結(jié)構(gòu)的制備
(1) 、稱量l 3g的偏鈦酸，放入高壓釜中。
(2) 、配置摩爾濃度為9 llM的NaOH溶液，取35 40ml加入到高壓釜中。
(3) 、對高壓釜中的原料磁力攪拌l 2h，形成均勻的白色懸浮液。
(4) 、把高壓釜放入40 100。C的環(huán)境中，保溫20小時以上；
(5) 、反應(yīng)結(jié)束后，待釜溫自然降低室溫后，打開高壓釜倒出溶液；
(6) 、過濾或離心分離出沉淀物，多次水洗，直至溶液的PH到中性為止；
(7) 、沉淀物烘干，即得產(chǎn)物為鈦酸鹽胖大海狀納米結(jié)構(gòu)。 鈦酸鹽胖大海狀納米結(jié)構(gòu)SEM圖片和TEM圖片見圖5。
4、 鈦酸鹽納米片的制備
(1)、分別稱量1 3g的偏鈦酸，0.05 0.5gLiOH，放入高壓釜中。(2)、配置摩爾濃度為9 llM的NaOH溶液，取35 40ml加入到高壓釜中。
G)、對高壓釜中的原料磁力攪拌l 2h，形成均勻的白色懸浮液。
(4) 、把高壓釜放入110 150。C的環(huán)境中，保溫20小時以上。
(5) 、反應(yīng)結(jié)束后，待釜溫自然降低室溫后，打開高壓釜倒出溶液。
(6) 、過濾或離心分離出沉淀物，多次水洗，直至溶液的PH到中性為止。
(7) 、沉淀物烘干，即得產(chǎn)物。 鈦酸鹽納米片的SEM圖片見圖6。
5、 鈦酸鹽海膽狀納米結(jié)構(gòu)的制備
(1) 、 稱量l 3g的偏鈦酸，放入高壓釜中。
(2) 、 配置摩爾濃度為9 11M的NaOH溶液，取35 40ml加入到高壓釜 中。
(3) 、 對高壓釜中的原料超聲分散l 2h，形成均勻的白色懸浮液。
(4) 、 把高壓釜放入攝氏110 160'C的烘箱中，保溫3 18小時。
(5) 、 反應(yīng)結(jié)束后，待釜溫自然降低室溫后，打開高壓釜倒出溶液。
(6) 、 過濾或離心分離出沉淀物，多次水洗，直至溶液的PH到中性為止。
(7) 、 沉淀物烘干，即得產(chǎn)物。 鈦酸鹽海膽狀納米結(jié)構(gòu)的SEM圖片見圖7。
6、 鈦酸鹽微納分枝結(jié)構(gòu)的制備
(1) 、稱量l 3g的硫酸氧鈦，放入高壓釜中。
(2) 、配置摩爾濃度為9 llM的NaOH溶液，取35 40ml加入到高壓釜中。
(3) 、對高壓釜中的原料磁力攪拌l 2h，形成均勻的白色懸浮液。
(4) 、把高壓釜放入攝氏170 22(TC的烘箱中，保溫20小時以上。
(5) 、反應(yīng)結(jié)束后，待釜溫自然降低室溫后，打開高壓釜倒出溶液。
(6) 、多次水洗沉淀物，直至溶液的PH到中性為止。
(7) 、過濾或離心分離出沉淀物，多次水洗，直至溶液的PH到中性為止。
(8) 、沉淀物烘干，即得產(chǎn)物。 鈦酸鹽微納分枝結(jié)構(gòu)的SEM圖片見圖8。
117、以上制備的納米鈦酸鹽均為層狀結(jié)構(gòu)，其層間離子具有離子可交換性，因而 可通過離子交換，在保持骨架結(jié)構(gòu)不變的情況下，來制備相應(yīng)的金屬鈦酸鹽納米 結(jié)構(gòu)。離子包括Fe,N產(chǎn)，K+,Li+,Ca^Mg"等，離子交換的鹽為水溶性的硝酸鹽、 硫酸鹽、氯化鹽等。
下面以F3+的交換為例，來說明離子交換的具體步驟，參見圖2:
(1) 、取通過以上工藝制備的納米鈦酸鹽l 2g，放入500ml的錐形瓶，加 入300ml水。
(2) 、超聲l 2h，得到白色懸浮液。
G)、加入0.5 lg三價鐵的水溶性鹽到白色懸浮液中，加入HC1調(diào)節(jié)懸 浮液的PH為3 4。
(4) 、將懸浮液在40 12(TC下冷凝回流3小時以上；
(5) 、回流結(jié)束后，過濾或離心分離出沉淀物，多次水洗，直至溶液的PH 到中性為止。
(6) 、沉淀物烘干，即得產(chǎn)物。
鈦酸鹽納米帶、納米絲帶、胖大海狀納米結(jié)構(gòu)、納米片、海膽狀納米結(jié)構(gòu)、 微納分枝結(jié)構(gòu)的XRD圖譜見圖9。
Fe,Ni^K+,Li+,C,Mg^離子交換金屬鈦酸鹽納米帶的XRD圖譜見圖10。
權(quán)利要求
1、利用工業(yè)原材料制備形貌可控的納米鈦酸鹽的方法，其特征在于包括以下步驟(1)、稱偏鈦酸或硫酸氧鈦，與摩爾濃度為2～11M的堿溶液放入高壓釜中，并強(qiáng)力攪拌，形成均勻的懸浮液；(2)、把高壓釜放入40～220℃的環(huán)境中，保溫3小時以上；(3)、反應(yīng)結(jié)束后，待高壓釜溫度自然降低室溫后，打開高壓釜倒出溶液；(4)、過濾或離心分離出沉淀物，多次水洗，直至溶液的PH到中性為止；(5)、沉淀物烘干，即得產(chǎn)物。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用工業(yè)原材料制備形貌可控的納米鈦酸鹽的方法，其特征在于所述的堿是指氫氧化鈉、氫氧化鉀或其它氫氧化物或其任意混合物；所述的偏鈦酸或硫酸氧鈦與堿的摩爾比為0.1 1: 1。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的利用工業(yè)原材料制備形貌可控的納米鈦酸鹽的方法，其特征在于包括以下步驟-(1) 、稱偏鈦酸，與摩爾濃度為9 11M的堿溶液放入高壓釜中，并強(qiáng)力攪拌，形成均勻的懸浮液；(2) 、把高壓釜放入170 220。C的環(huán)境中，保溫20小時以上；(3) 、反應(yīng)結(jié)束后，待釜溫自然降低室溫后，打開高壓釜倒出溶液；(4) 、過濾或離心分離出沉淀物，多次水洗，直至溶液的PH到中性為止；(5) 、沉淀物烘干，即得產(chǎn)物為鈦酸鹽納米帶。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的利用工業(yè)原材料制備形貌可控的納米鈦酸鹽的方法，其特征在于包括以下步驟(1) 、稱偏鈦酸，與摩爾濃度為2 11M的堿溶液放入高壓釜中，并強(qiáng)力攪拌，形成均勻的懸浮液；(2) 、把高壓釜放入110 160'C的環(huán)境中，保溫20小時以上；(3) 、反應(yīng)結(jié)束后，待釜溫自然降低室溫后，打開高壓釜倒出溶液；(4) 、過濾或離心分離出沉淀物，多次水洗，直至溶液的PH到中性為止；(5) 、沉淀物烘干，即得產(chǎn)物為巻曲度可控的鈦酸鹽納米絲帶；關(guān)于巻曲度的定義是，對一個條帶狀的結(jié)構(gòu)，橫截面為直線、半圓、圓時，巻曲度分別為0， 0.5， 1，納米絲帶的巻曲度大O，小于或等于l。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的利用工業(yè)原材料制備形貌可控的納米鈦酸鹽的方法，其特征在于包括以下步驟(1) 、稱偏鈦酸，與摩爾濃度為9 11M的堿溶液放入高壓釜中，并強(qiáng)力攪拌，形成均勻的懸浮液；(2) 、把高壓釜放入40 10(TC的環(huán)境中，保溫20小時以上；(3) 、反應(yīng)結(jié)束后，待釜溫自然降低室溫后，打開高壓釜倒出溶液；(4) 、過濾或離心分離出沉淀物，多次水洗，直至溶液的PH到中性為止；(5) 、沉淀物烘干，即得產(chǎn)物為鈦酸鹽胖大海狀納米結(jié)構(gòu)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的利用工業(yè)原材料制備形貌可控的納米鈦酸鹽的方法，其特征在于包括以下步驟(1) 、稱偏鈦酸，與摩爾濃度為9 11M的氫氧化鈉和0.05-0.5M的氫氧化鋰混合溶液放入高壓釜中，并強(qiáng)力攪拌，形成均勻的懸浮液；(2) 、把高壓釜放入110 150。C的環(huán)境中，保溫20小時以上；(3) 、反應(yīng)結(jié)束后，待釜溫自然降低室溫后，打開高壓釜倒出溶液；(4) 、過濾或離心分離出沉淀物，多次水洗，直至溶液的PH到中性為止；(5) 、沉淀物烘干，即得產(chǎn)物為鈦酸鹽納米片。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的利用工業(yè)原材料制備形貌可控的納米鈦酸鹽的方法，其特征在于包括以下歩驟(1) 、稱偏鈦酸，與摩爾濃度為9 11M的堿溶液放入高壓釜中，并強(qiáng)力攪拌，形成均勻的懸浮液；(2) 、把高壓釜放入110 16(TC的環(huán)境中，保溫3 18小時；(3) 、反應(yīng)結(jié)束后，待釜溫自然降低室溫后，打開高壓釜倒出溶液；(4) 、過濾或離心分離出沉淀物，多次水洗，直至溶液的PH到中性為止；(5) 、沉淀物烘干，即得產(chǎn)物為鈦酸鹽海膽狀納米結(jié)構(gòu)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的利用工業(yè)原材料制備形貌可控的納米鈦酸鹽的方法，其特征在于包括以下步驟(1)、稱取硫酸氧鈦，與摩爾濃度為9 11M的堿溶液放入高壓釜中，并強(qiáng)力攪拌，形成均勻的懸浮液；(2) 、把高壓釜放入攝氏170 22(TC的環(huán)境中，保溫20小時以上。(3) 、反應(yīng)結(jié)束后，待高壓釜溫度自然降低室溫后，打開高壓釜倒出溶液；(4) 、過濾或離心分離出沉淀物，多次水洗，直至溶液的PH到中性為止；(5) 、沉淀物烘干，即得產(chǎn)物為鈦酸鹽微納分枝結(jié)構(gòu)。
9、 利用權(quán)利要求1-8之一所述的方法制得的納米鈦酸鹽制備離子交換金屬納米 鈦酸鹽的方法，其特征在于包括以下步驟(1) 、稱取納米鈦酸鹽于水中，強(qiáng)力攪拌得到懸浮液；(2) 、加入水溶性的金屬離子的鹽于懸浮液中；(3) 、調(diào)節(jié)懸浮液的PH為酸性；(4) 、將懸浮液在40 120。C下冷凝回流3小時以上；(5) 、回流結(jié)束后，過濾或離心分離出沉淀物，多次水洗，直至溶液的PH 到中性為止；(6) 、沉淀物烘干，即得產(chǎn)物。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于所述的納米鈦酸鹽懸浮液的質(zhì)量濃 度為0.1 40%;金屬離子的鹽是指Fe3+、 Ni2+、 K+、 Li+、 Ca2+、 Mg2+離子的水 溶性的硝酸鹽、硫酸鹽、氯化鹽；調(diào)節(jié)PH為3-4;金屬離子的鹽與納米鈦酸鹽 的摩爾比0.01 5: 1。
全文摘要
本發(fā)明提供一種利用工業(yè)原材料制備形貌可控的納米鈦酸鹽的方法，利用價格低廉的工業(yè)原料偏鈦酸和硫酸氧鈦為原材料，與摩爾濃度為2～11M的堿溶液放入高壓釜中，并強(qiáng)力攪拌，形成均勻的懸浮液；把高壓釜放入40～220℃的環(huán)境中，保溫3小時以上；制備形貌可控的納米鈦酸鹽，包括一維結(jié)構(gòu)納米帶，卷曲度可控的鈦酸鹽納米絲帶(全卷則為管)；二維結(jié)構(gòu)納米片；和三維復(fù)雜結(jié)構(gòu)胖大海狀結(jié)構(gòu)、海膽狀結(jié)構(gòu)和分級微納結(jié)構(gòu)。本發(fā)明采用工業(yè)原料制備形貌可控的納米鈦酸鹽，成本很低，可以進(jìn)入工業(yè)化生產(chǎn)，而且各種形貌的納米鈦酸鹽由于量子尺寸、小尺寸、表面效應(yīng)等各種納米效應(yīng)，表現(xiàn)出更加優(yōu)異的物化特性，較之塊體材料特別是在催化、吸附等方面更具應(yīng)用價值。
文檔編號C01G23/00GK101643240SQ200810243749
公開日2010年2月10日 申請日期2008年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月25日
發(fā)明者芳 盧, 張俊喜, 張玉剛, 張立德 申請人:中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院