直徑的二氧化鈦中空微球結(jié)構(gòu)。
[0031]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0032]實(shí)施例1
[0033]取直徑700nm的聚苯乙烯球(λ 2g與(λ 15mol/L的TiCl3水溶液90mL在800r/min磁力攪拌條件下混合，然后添加lg過(guò)硫酸鉀。將上述混合液轉(zhuǎn)移入100mL容積的內(nèi)襯為四氟乙烯材質(zhì)的水熱反應(yīng)釜中，密封、標(biāo)記。將上述反應(yīng)釜放入提前預(yù)熱至200°C的干燥箱內(nèi)，在200°C條件下保溫3h進(jìn)行水熱反應(yīng)。待自然冷卻至室溫后，將反應(yīng)釜內(nèi)的固體產(chǎn)物用去離子水洗滌數(shù)次，然后于60°C下烘干。將干燥的樣品放入馬弗爐內(nèi)，以4°C /min的升溫速率升至500°C并保溫6h，然后再以1°C /min的升溫速率升至600°C并保溫3h，最終獲得二氧化鈦中空微球結(jié)構(gòu)。
[0034]實(shí)施例2
[0035]與實(shí)施例1唯一不同之處是過(guò)硫酸鉀的用量為0.4g。
[0036]實(shí)施例3
[0037]與實(shí)施例1唯一不同之處是過(guò)硫酸鉀的用量為0.6g。
[0038]實(shí)施例4
[0039]與實(shí)施例1唯一不同之處是過(guò)硫酸鉀的用量為0.8g。
[0040]實(shí)施例5
[0041]與實(shí)施例1唯一不同之處是過(guò)硫酸鉀的用量為1.2g。
[0042]實(shí)施例6
[0043]與實(shí)施例1唯一不同之處是聚苯乙稀球的直徑為400nm。
[0044]實(shí)施例7
[0045]與實(shí)施例1唯一不同之處是聚苯乙稀球的直徑為200nm。
[0046]實(shí)施例8
[0047]與實(shí)施例1唯一不同之處是水熱反應(yīng)的溫度為180°C，反應(yīng)時(shí)間為4h。
[0048]實(shí)施例9
[0049]與實(shí)施例1唯一不同之處是水熱反應(yīng)的溫度為220°C。
[0050]實(shí)施例10
[0051]與實(shí)施例1唯一不同之處是TiCl3水溶液的體積80mL。
[0052]實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析:
[0053]圖1是實(shí)施例1所得最終樣品的X射線衍射圖，只改變過(guò)硫酸鉀螯合配位劑的用量，分別為0g、0.2g、0.4g、0.8g、l.6g，根據(jù)過(guò)硫酸鉀螯合配位劑的用量克數(shù)α，樣品依次命名為AT-KPS-α。所得樣品的X射線衍射花樣峰型尖銳，無(wú)雜質(zhì)峰檢出，表明二氧化鈦樣品結(jié)晶性良好。從圖1中可以看出，添加過(guò)硫酸鉀螯合配位劑后，所得樣品均為銳鈦礦晶相結(jié)構(gòu)(JCPDS N0.99-0008)，不添加過(guò)硫酸鉀則得到金紅石晶相結(jié)構(gòu)(JCPDS N0.75-1753)。結(jié)果表明，螯合配位劑的添加改變了二氧化鈦晶體生長(zhǎng)的模式，對(duì)生長(zhǎng)基元有調(diào)控作用。
[0054]圖2是實(shí)施例1所得最終樣品的掃描電子顯微圖像。從中可以看出，所得樣品為中空結(jié)構(gòu)，直徑900-1200nm，壁厚20_40nm。
[0055]圖3是實(shí)施例5所得最終樣品的掃描電子顯微圖像。從中可以看出，所得樣品同樣為中空結(jié)構(gòu)，直徑1200-1500nm，壁厚300_500nm。說(shuō)明螯合配位劑用量的增加會(huì)引導(dǎo)鈦離子持續(xù)在帶有負(fù)電荷的模板表面沉積，導(dǎo)致二氧化鈦中空微球壁厚持續(xù)增大。
[0056]實(shí)施例6所得樣品為中空球結(jié)構(gòu)，直徑600-900nm，壁厚30_50nm。實(shí)施例7所得樣品為中空球結(jié)構(gòu)，直徑300-450nm，壁厚40_50nm。說(shuō)明通過(guò)選擇不同尺寸的模板可以制備不同尺寸的二氧化鈦中空結(jié)構(gòu)。隨著模板直徑和表面積的減小，二氧化鈦中空結(jié)構(gòu)的直徑也相應(yīng)減小，壁厚略有增加。
[0057]實(shí)施例8所得樣品為中空球結(jié)構(gòu)，直徑900-1200nm，壁厚20_50nm。實(shí)施例9所得樣品為中空球結(jié)構(gòu)，直徑900-1300nm，壁厚30_50nm。較高的溫度為二氧化鈦晶體生長(zhǎng)提供了足夠的能量，有利于較大尺寸晶體生成。
[0058]實(shí)施例10所得樣品為中空球結(jié)構(gòu)，與實(shí)施例1相比無(wú)明顯區(qū)別，直徑900-1200nm，壁厚 30-40nm。
[0059]分別取實(shí)施例1-5所獲得的樣品超聲分散于乙醇中，濃度均為lmg/mL。各取上述懸濁液2mL，采用KW-4A型臺(tái)式勻膠機(jī)在2 X 2cm的潔凈鋁箔表面進(jìn)行涂覆操作，轉(zhuǎn)速為lOOOrpm，時(shí)間為20s。自然干燥后，在室內(nèi)自然弱光照、室溫條件下用POWEREACH JC2000C型接觸角測(cè)量?jī)x分別測(cè)試鋁箔的水接觸角的大小。將上述實(shí)施例1-5制備的鋁箔樣品在室內(nèi)放置一個(gè)月后，重新用POWEREACH JC2000C型接觸角測(cè)量?jī)x分別測(cè)試鋁箔的水接觸角的大小。結(jié)果如圖4所示，其中(a)為鋁箔潔凈表面的水接觸角光學(xué)照片，經(jīng)測(cè)試，該水接觸角角度為61.06° ; (b)-(f)分別是表面涂覆有實(shí)施例1-5所獲得的二氧化鈦中空微納米球的鋁箔表面水接觸角的光學(xué)照片，隨著過(guò)硫酸鉀用量的提高，水接觸角的大小依次為31.81°，22.29°，19.05°，0°和4.98°，說(shuō)明采用本發(fā)明中公布的方法獲得的二氧化鈦可以顯著降低基體表面的水接觸角，并可實(shí)現(xiàn)超親水活性。一個(gè)月后，重新測(cè)試鋁箔表面的水接觸角，數(shù)值僅發(fā)生微小變化，說(shuō)明該二氧化鈦的超親水活性具有長(zhǎng)效性。
[0060]以上實(shí)施例僅是本發(fā)明若干種優(yōu)選實(shí)施方式中的幾種，應(yīng)當(dāng)指出，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例；對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，依然可以對(duì)前述實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明所要求保護(hù)的技術(shù)方案的精神和范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種超親水二氧化鈦中空微納米球的制備方法，其特征在于，步驟為: 1)將聚苯乙烯球模板和TiCl3水溶液混合，加入螯合配位劑，轉(zhuǎn)入水熱反應(yīng)釜內(nèi)； 2)將反應(yīng)釜密封后放入預(yù)先加熱的干燥箱內(nèi)進(jìn)行水熱反應(yīng)，所得固體產(chǎn)物用去離子水洗滌，于50-58 °C烘干； 3)將烘干的固體產(chǎn)物進(jìn)行煅燒，以去除模板，得到二氧化鈦中空微納米球。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超親水二氧化鈦中空微納米球的制備方法，其特征在于，所述TiClyK溶液的濃度為0.1-0.15 mo I/L ;所述聚苯乙烯球和TiCl 3的用量比為Ig:45-65mmolο3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超親水二氧化鈦中空微納米球的制備方法，其特征在于，所述聚苯乙烯球與螯合配位劑的質(zhì)量比為1:1-8。4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種超親水二氧化鈦中空微納米球的制備方法，其特征在于，所述螯合配位劑為過(guò)硫酸鉀。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超親水二氧化鈦中空微納米球的制備方法，其特征在于，步驟I)中反應(yīng)混合液的總體積占整個(gè)水熱反應(yīng)釜容積的80-90%。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超親水二氧化鈦中空微納米球的制備方法，其特征在于，步驟2)中水熱反應(yīng)的反應(yīng)溫度為180-220°C，反應(yīng)時(shí)間為3-6 h。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超親水二氧化鈦中空微納米球的制備方法，其特征在于，步驟3)中煅燒過(guò)程為:以2-4°C /min的升溫速率升至500°C并保溫6_8 h，然后再以10C /min的升溫速率升至600 °C并保溫3_4 h。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超親水二氧化鈦中空微納米球的制備方法，其特征在于，所述聚苯乙烯球的制備方法為:室溫條件下，將苯乙烯加入到去離子水中攪拌均勻，向上述混合液中加入過(guò)硫酸鉀進(jìn)行反應(yīng)，對(duì)所得固體樣品進(jìn)行洗滌，然后在50-60°C烘干，得到直徑在200-800 nm、單分散的聚苯乙烯球。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種超親水二氧化鈦中空微納米球的制備方法，其特征在于，苯乙烯、去離子水和過(guò)硫酸鉀的用量比例依次為8-12mL:100 mL:0.25-0.5 g。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種超親水二氧化鈦中空微納米球的制備方法，其特征在于，聚苯乙烯球模板的合成反應(yīng)過(guò)程為在攪拌條件下，以l°c /min的升溫速率升至60-65°C并保溫6-24 ho
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種超親水二氧化鈦中空微納米球的制備方法，步驟為：將聚苯乙烯球模板和TiCl3水溶液混合，加入螯合配位劑，轉(zhuǎn)入水熱反應(yīng)釜內(nèi)；將反應(yīng)釜密封后放入預(yù)先加熱的干燥箱內(nèi)進(jìn)行水熱反應(yīng)，所得固體產(chǎn)物用去離子水洗滌后，于50-58℃烘干；將烘干的固體產(chǎn)物進(jìn)行煅燒，以去除模板，得到二氧化鈦中空微納米球。通過(guò)本發(fā)明的制備方法獲得的二氧化鈦材料具有在室內(nèi)弱光環(huán)境下長(zhǎng)期保持超親水活性的特點(diǎn)，避免了紫外光對(duì)人體的傷害和對(duì)有機(jī)材料的老化破壞作用，減少了額外操作，在防霧和防凝露等方面具有有重要應(yīng)用價(jià)值。
【IPC分類】B82Y30/00, C01G23/053
【公開(kāi)號(hào)】CN105329942
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510834717
【發(fā)明人】劉朝紅, 劉振宇, 周曉東, 范博慧
【申請(qǐng)人】青島海爾智能技術(shù)研發(fā)有限公司
【公開(kāi)日】2016年2月17日
【申請(qǐng)日】2015年11月25日