專利名稱：以羧酸為修飾劑低溫制備金紅石型納米Ti0的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備金紅石型納米二氧化鈦的方法，特指以羧酸為修飾劑低溫制備金紅石型納米TiO2的方法背景技術(shù)納米二氧化鈦廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，例如環(huán)境凈化、光電轉(zhuǎn)換、抗霧化、表面自潔、顏料、化妝品和光催化等。有許多合成納米二氧化鈦的方法，例如四氯化鈦火焰氧化法、反膠結(jié)晶法、超臨界CO2結(jié)晶法、光輔助溶膠-凝膠法、聚合物模板法、水熱合成法。這些方法通常用醇鈦鹽、四氯化鈦和硫酸鈦等作為起始反應(yīng)物。不同的合成過(guò)程制備出的納米二氧化鈦的物理化學(xué)性質(zhì)也不同。這些方法的缺點(diǎn)是需要在高溫(1173K-1273K)下煅燒得到納米二氧化鈦，消耗大量能源，加劇環(huán)境污染，制得的二氧化鈦顆粒粗大，粒徑分布不均勻。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出了一種以四氯化鈦為原料、通過(guò)添加羧酸有機(jī)物為修飾劑、水熱合成法制備金紅石型納米二氧化鈦的方法，以克服上述弊端。
其制備方法如下將四氯化鈦溶液加入到稀鹽酸中稀釋，然后逐滴加入堿性水溶液，直到pH值在7以上，加入堿液以后，一邊攪拌，一邊加入含羥基、羧基的有機(jī)物修飾劑，修飾劑為甘油、丁二酸、甲酸、酒石酸、沒(méi)食子酸、月桂酸、苯甲酸中的一種，在40-80℃老化0.5-3h；用蒸餾水洗滌沉淀至濾液的電導(dǎo)率小于20mS/m；將按上述方法處理后的濾餅分成三份，取其中一份加入硝酸或鹽酸和蒸餾水，使得pH為0.7以下；然后在室溫下老化1-3小時(shí)。將老化后的懸浮液放入聚四氟乙烯襯里的不銹鋼水解釜中，在120-220℃反應(yīng)10-18h后得到金紅石型納米二氧化鈦。
用此方法制備的金紅石型納米二氧化鈦，顆粒粒徑小，顆粒粒徑大小在15nm～70nm之間。本方法具有反應(yīng)條件溫和、反應(yīng)易于控制、成本低、工藝和流程簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)。


圖1甘油為表面修飾劑的金紅石型納米二氧化鈦產(chǎn)品的原子力顯微照片圖2丁二酸為表面修飾劑的金紅石型納米二氧化鈦產(chǎn)品的原子力顯微照片圖3甲酸為表面修飾劑的金紅石型納米二氧化鈦產(chǎn)品的原子力顯微照片圖4酒石酸為表面修飾劑的金紅石型納米二氧化鈦產(chǎn)品的原子力顯微照片圖5沒(méi)食子酸為表面修飾劑的金紅石型納米二氧化鈦產(chǎn)品的原子力顯微照片圖6月桂酸為表面修飾劑的金紅石型納米二氧化鈦產(chǎn)品的原子力顯微照片圖7苯甲酸為表面修飾劑的金紅石型納米二氧化鈦產(chǎn)品的原子力顯微照片具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施實(shí)例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
實(shí)例1
如圖A1，量取68ml四氯化鈦溶液，加入到204ml濃度為0.5mol/L的稀鹽酸中稀釋，然后逐滴加入2.1M/L的Na2CO3水溶液，直到pH等于7。加入堿液以后，一邊攪拌，一邊加入2.3g甘油。在40℃老化0.5h。用蒸餾水洗滌沉淀至濾液的電導(dǎo)率為18mS/m.將按上述方法處理后的濾餅分成三份，取其中一份加入硝酸(60％)和蒸餾水直到總體積200ml，pH為0.7。然后在室溫下老化1小時(shí)。將老化后的懸浮液放入聚四氟乙烯襯里的不銹鋼水解釜中，在120℃反應(yīng)10h.后得到金紅石型納米二氧化鈦。產(chǎn)品經(jīng)原子力顯微鏡分析，粒徑在20-55納米，平均粒徑36納米。
實(shí)例2如圖A2，量取68ml四氯化鈦溶液，加入到204ml濃度為0.5mol/l的稀鹽酸中稀釋，然后逐滴加入1.5M/L的NaOH水溶液，直到pH等于9。加入堿液以后，一邊攪拌，一邊加入4.425g丁二酸。在60℃老化1.5h。用蒸餾水洗滌沉淀至濾液的電導(dǎo)率為17mS/m.將按上述方法處理后的濾餅分成三份，取其中一份加入鹽酸(36％)和蒸餾水直到總體積200ml，pH為0.5。然后在室溫下老化3小時(shí)。將老化后的懸浮液放入聚四氟乙烯襯里的不銹鋼水解釜中，在200℃反應(yīng)12h.后得到金紅石型納米二氧化鈦。產(chǎn)品經(jīng)原子力顯微鏡分析，粒徑在35-65納米，平均粒徑49納米。
實(shí)例3如圖A3，量取68ml四氯化鈦溶液，加入到204ml濃度為0.5mol/l的稀鹽酸中稀釋，然后逐滴加入2.0M/L的NH3OH水溶液，直到pH等于10。加入堿液以后，一邊攪拌，一邊加入3.45g甲酸。在60℃老化2h。用蒸餾水洗滌沉淀至濾液的電導(dǎo)率為15mS/m.將按上述方法處理后的濾餅分成三份，取其中一份加入硝酸(60％)和蒸餾水直到總體積200ml，pH為0.4。然后在室溫下老化2小時(shí)。將老化后的懸浮液放入聚四氟乙烯襯里的不銹鋼水解釜中，在210℃反應(yīng)13h.后得到金紅石型納米二氧化鈦。產(chǎn)品經(jīng)原子力顯微鏡分析，粒徑在25-55納米，平均粒徑35納米。
實(shí)例4如圖A4，量取68ml四氯化鈦溶液，加入到204ml濃度為0.5mol/l的稀鹽酸中稀釋，然后逐滴加入2.1M/L的Na2CO3水溶液，直到pH等于12。加入堿液以后，一邊攪拌，一邊加入2.81g酒石酸。在80℃老化2h。用蒸餾水洗滌沉淀至濾液的電導(dǎo)率為19mS/m.將按上述方法處理后的濾餅分成三份，取其中一份加入硝酸(60％)和蒸餾水直到總體積200ml，pH為0.2。然后在室溫下老化1小時(shí)。將老化后的懸浮液放入聚四氟乙烯襯里的不銹鋼水解釜中，在150℃反應(yīng)15h.后得到金紅石型納米二氧化鈦。產(chǎn)品經(jīng)原子力顯微鏡分析，粒徑在35-60納米，平均粒徑46納米。
實(shí)例5如圖A5，量取68ml四氯化鈦溶液，加入到204ml濃度為0.5mol/l的稀鹽酸中稀釋，然后逐滴加入2.1M/L的Na2CO3水溶液，直到pH等于13。加入堿液以后，一邊攪拌，一邊加入3.19g沒(méi)食子酸。在60℃老化2.5h。用蒸餾水洗滌沉淀至濾液的電導(dǎo)率為16mS/m.將按上述方法處理后的濾餅分成三份，取其中一份加入硝酸(60％)和蒸餾水直到總體積200ml，pH為0.1。然后在室溫下老化3小時(shí)。將老化后的懸浮液放入聚四氟乙烯襯里的不銹鋼水解釜中，在220℃反應(yīng)16h.后得到金紅石型納米二氧化鈦。產(chǎn)品經(jīng)原子力顯微鏡分析，粒徑在10-40納米，平均粒徑20納米。
實(shí)例6如圖A6，量取68ml四氯化鈦溶液，加入到204ml濃度為0.5mol/l的稀鹽酸中稀釋，然后逐滴加入2.1M/L的Na2CO3水溶液，直到pH等于10。加入堿液以后，一邊攪拌，一邊加入15g月桂酸。在60℃老化3h。用蒸餾水洗滌沉淀至濾液的電導(dǎo)率為18mS/m.將按上述方法處理后的濾餅分成三份，取其中一份加入鹽酸(36％)和蒸餾水直到總體積200ml，pH為0.6。然后在室溫下老化3小時(shí)。將老化后的懸浮液放入聚四氟乙烯襯里的不銹鋼水解釜中，在130℃反應(yīng)17h.后得到金紅石型納米二氧化鈦。產(chǎn)品經(jīng)原子力顯微鏡分析，粒徑在20-45納米，平均粒徑31納米。
實(shí)例7如圖A7，量取68ml四氯化鈦溶液，加入到204ml濃度為0.5mol/l的稀鹽酸中稀釋，然后逐滴加入2.1M/L的Na2CO3水溶液，直到pH等于10。加入堿液以后，一邊攪拌，一邊加入9.15g苯甲酸。在80℃老化1h。用蒸餾水洗滌沉淀至濾液的電導(dǎo)率為17mS/m.將按上述方法處理后的濾餅分成三份，取其中一份加入硝酸(60％)和蒸餾水直到總體積200ml，pH為0.1。然后在室溫下老化3小時(shí)。將老化后的懸浮液放入聚四氟乙烯襯里的不銹鋼水解釜中，在160℃反應(yīng)18h.后得到金紅石型納米二氧化鈦。產(chǎn)品經(jīng)原子力顯微鏡分析，粒徑在15-40納米，平均粒徑26納米。
權(quán)利要求
1.一種以羧酸為修飾劑低溫制備金紅石型納米TiO2的方法，其特征在于將四氯化鈦溶液加入到稀鹽酸中稀釋，然后逐滴加入堿性水溶液，直到pH值在7以上，加入堿液以后，一邊攪拌，一邊加入含羥基、羧基的有機(jī)物修飾劑，修飾劑為甘油、丁二酸、甲酸、酒石酸、沒(méi)食子酸、月桂酸、苯甲酸中的一種，在40-80℃老化0.5-3h；用蒸餾水洗滌沉淀至濾液的電導(dǎo)率小于20mS/m；加入硝酸或鹽酸和蒸餾水，使得溶液pH在0.7以下，然后在室溫下老化1-3小時(shí)，將老化后的懸浮液放入聚四氟乙烯襯里的不銹鋼水解釜中，在120-220℃反應(yīng)10-18h后得到金紅石型納米二氧化鈦。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制備金紅石型納米二氧化鈦的方法，特指以四氯化鈦為原料、添加羧酸、水熱合成法制備金紅石型納米二氧化鈦的方法，其特征在于將四氯化鈦溶液加入到稀鹽酸中稀釋，然后逐滴加入堿性水溶液，直到pH值在7以上，加入堿液以后，一邊攪拌，一邊加入含羥基、羧基的有機(jī)物修飾劑，修飾劑為甘油、丁二酸、甲酸、酒石酸、沒(méi)食子酸、月桂酸、苯甲酸中的一種，在40－80℃老化0.5－3h；用蒸餾水洗滌沉淀至濾液的電導(dǎo)率小于20mS/m；加入硝酸或鹽酸和蒸餾水，使得溶液pH在0.7以下，然后在室溫下老化1－3小時(shí)，將老化后的懸浮液放入聚四氟乙烯襯里的不銹鋼水解釜中，在120－220℃反應(yīng)10－18h后得到金紅石型納米二氧化鈦。用此方法制備的金紅石型納米二氧化鈦，顆粒粒徑小，顆粒粒徑大小在15nm～70nm之間。本方法具有反應(yīng)條件溫和、反應(yīng)易于控制、成本低、工藝和流程簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B01J37/03GK1733610SQ20051003893
公開(kāi)日2006年2月15日 申請(qǐng)日期2005年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月18日
發(fā)明者殷恒波, 姜本鵬, 胡童杰, 姜廷順, 謝吉民, 姚恒平, 奉輝 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué), 江蘇太白集團(tuán)公司