本發(fā)明涉及無機材料改性技術領域，具體是一種光催化劑用納米二氧化鈦的改性方法。

背景技術：

納米二氧化鈦是一種新型無機功能材料，廣泛應用于屏蔽紫外線、隨角異色涂料、光電轉換、光催化等領域。二氧化鈦是一種n型半導體，當波長小于400nm的紫外線照射二氧化鈦時，價帶上的電子可吸收紫外線而被激發(fā)到導帶上，同時產(chǎn)生電子-空穴對，部分電子-空穴對會遷移到表面，導致二氧化鈦表面的羥基和吸附水產(chǎn)生氫氧自由基，氫氧自由基具有很強的氧化能力，會使其周圍的有機物氧化分解。由于納米二氧化鈦的粒徑小，空穴和電子從晶體內部到達晶體表面的時間縮短，降低了空穴和電子重新結合的幾率，因而納米二氧化鈦具有更高的光催化活性。但由于納米二氧化鈦粒子小、比表面積大、表面能高，處于能量不穩(wěn)定的狀態(tài)，很容易聚集在一起而形成團聚體，特別是在有機聚合物中極易團聚，相容性差，因此納米二氧化鈦需要對其進行改性處理。

在如何提高納米材料在有機聚合物中的分散性能已經(jīng)做了很多相關研究。主要是在納米二氧化鈦粒子表面引入官能團，從而改善納米二氧化鈦的分散性、耐候性和自清潔性。對納米二氧化鈦進行表面處理的方法有如下幾種：一種方法是通過物理機械方法來打破分散團聚的納米顆粒，比如通過超聲處理，但是此種方法效果極其有限，無機納米顆粒與有機聚合物之間的相互作用同無機納米顆粒之間的相互作用相比非常有限。另一種方法是化學鍵合接枝法，對納米顆粒表面進行改性，增強納米顆粒與聚合物鏈之間的相互作用，減少納米顆粒之間的團聚，促進納米顆粒在聚合物基體中的分散，同時具有良好的光催化性能。但該種處理方法的工藝較復雜，控制過程困難，成本較高，難以實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對當前納米二氧化鈦表面處理存在的問題，提供一種工藝簡單、易于操作、成本低、處理后的納米二氧化鈦分散性好、與有機物相容性好、耐候性好的表面處理方法。

為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用的技術方案如下：

一種光催化劑用納米二氧化鈦的改性方法，包括以下步驟：

（1）將納米二氧化鈦輸送至表面處理槽，然后加入硬脂酸鋇和乙醇，控制溫度在50-60℃，在轉速為150-300r/min攪拌15-30min，得納米二氧化鈦分散液；

（2）將上述納米二氧化鈦分散液加入超聲波發(fā)生器，再加入蓖麻油酸酯硫酸鈉和三聚磷酸鈉復合改性劑，在溫度為50-60℃、頻率為60-80khz下超聲20-40min，得改性納米二氧化鈦液；

（3）再將改性納米二氧化鈦液經(jīng)過濾，干燥，粉碎，過篩，即完成納米二氧化鈦的表面處理。

進一步地，所述硬脂酸鋇分散劑的加入量為納米二氧化鈦重量的0.8-1.2%。

進一步地，所述納米二氧化鈦分散液的質量濃度為20-30%。

進一步地，所述蓖麻油酸酯硫酸鈉為蓖麻油酸甲酯硫酸鈉、蓖麻油酸乙酯硫酸鈉和蓖麻油酸丁酯硫酸鈉中的一種。

進一步地，所述蓖麻油酸酯硫酸鈉和三聚磷酸鈉的質量比為3-5:1。

進一步地，所述蓖麻油酸酯硫酸鈉和三聚磷酸鈉復合改性劑的加入量為納米二氧化鈦重量的1.5-2.5%。

進一步地，所述干燥是在溫度為80-100℃下干燥至納米二氧化鈦的含水率為8-12%。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果為：

1、本方法改性后的納米二氧化鈦不僅分散性好、穩(wěn)定性好、與有機物的相容性好，還能提高二氧化鈦的耐候性，在光催化劑領域具有廣泛的應用。

2、本發(fā)明采用物理攪拌和超聲波方法來打破分散團聚的納米顆粒，超聲波能產(chǎn)生空化作用，使液體處于高頻振蕩狀態(tài)；利用超聲波的作用可使納米二氧化鈦粒子處于良好的分散狀態(tài)，減輕納米二氧化鈦粒子間的團聚現(xiàn)象，同時可以加速反應物在微觀尺度的混合和反應。

3、本方法工藝簡單、易于操作、成本低、生產(chǎn)效率高，容易實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。

具體實施方式

下面將結合具體實施例對本發(fā)明進一步詳細說明，但不限于本發(fā)明的保護范圍。

實施例1

一種光催化劑用納米二氧化鈦的改性方法，包括以下步驟：

（1）將納米二氧化鈦輸送至表面處理槽，然后加入硬脂酸鋇和乙醇，控制溫度在60℃，在轉速為200r/min攪拌20min，得質量濃度為25%的納米二氧化鈦分散液；所述硬脂酸鋇分散劑的加入量為納米二氧化鈦重量的0.8%；

（2）將上述納米二氧化鈦分散液加入超聲波發(fā)生器，再加入蓖麻油酸甲酯硫酸鈉和三聚磷酸鈉復合改性劑，在溫度為60℃、頻率為60khz下超聲30min，得改性納米二氧化鈦液；所述蓖麻油酸甲酯硫酸鈉和三聚磷酸鈉的質量比為4:1；復合改性劑的加入量為納米二氧化鈦重量的2.0%；

（3）再將改性納米二氧化鈦液經(jīng)過濾，在溫度為100℃下干燥至納米二氧化鈦的含水率為10%，粉碎，過篩，即完成納米二氧化鈦的表面處理。

實施例2

一種光催化劑用納米二氧化鈦的改性方法，包括以下步驟：

（1）將納米二氧化鈦輸送至表面處理槽，然后加入硬脂酸鋇和乙醇，控制溫度在50℃，在轉速為150r/min攪拌30min，得質量濃度為20%的納米二氧化鈦分散液；所述硬脂酸鋇分散劑的加入量為納米二氧化鈦重量的1.0%；

（2）將上述納米二氧化鈦分散液加入超聲波發(fā)生器，再加入蓖麻油酸乙酯硫酸鈉和三聚磷酸鈉復合改性劑，在溫度為50℃、頻率80khz下超聲20min，得改性納米二氧化鈦液；所述蓖麻油酸甲酯硫酸鈉和三聚磷酸鈉的質量比為3:1；復合改性劑的加入量為納米二氧化鈦重量的2.5%；

（3）再將改性納米二氧化鈦液經(jīng)過濾，在溫度為80℃下干燥至納米二氧化鈦的含水率為12%，粉碎，過篩，即完成納米二氧化鈦的表面處理。

實施例3

一種光催化劑用納米二氧化鈦的改性方法，包括以下步驟：

（1）將納米二氧化鈦輸送至表面處理槽，然后加入硬脂酸鋇和乙醇，控制溫度在60℃，在轉速為300r/min攪拌15min，得質量濃度為30%的納米二氧化鈦分散液；所述硬脂酸鋇分散劑的加入量為納米二氧化鈦重量的1.2%；

（2）將上述納米二氧化鈦分散液加入超聲波發(fā)生器，再加入蓖麻油酸丁酯硫酸鈉和三聚磷酸鈉復合改性劑，在溫度為60℃、頻率70khz下超聲30min，得改性納米二氧化鈦液；所述蓖麻油酸甲酯硫酸鈉和三聚磷酸鈉的質量比為5:1；復合改性劑的加入量為納米二氧化鈦重量的2.0%；

（3）再將改性納米二氧化鈦液經(jīng)過濾，在溫度為80℃下干燥至納米二氧化鈦的含水率為10%，粉碎，過篩，即完成納米二氧化鈦的表面處理。

實施例4

一種光催化劑用納米二氧化鈦的改性方法，包括以下步驟：

（1）將納米二氧化鈦輸送至表面處理槽，然后加入硬脂酸鋇和乙醇，控制溫度在50℃，在轉速為200r/min攪拌20min，得質量濃度為25%的納米二氧化鈦分散液；所述硬脂酸鋇分散劑的加入量為納米二氧化鈦重量的1.0%；

（2）將上述納米二氧化鈦分散液加入超聲波發(fā)生器，再加入蓖麻油酸丁酯硫酸鈉和三聚磷酸鈉復合改性劑，在溫度為60℃、頻率60khz下超聲40min，得改性納米二氧化鈦液；所述蓖麻油酸甲酯硫酸鈉和三聚磷酸鈉的質量比為4:1；復合改性劑的加入量為納米二氧化鈦重量的2.0%；

（3）再將改性納米二氧化鈦液經(jīng)過濾，在溫度為100℃下干燥至納米二氧化鈦的含水率為8%，粉碎，過篩，即完成納米二氧化鈦的表面處理。