以偏钛酸为原料制备光催化用纳米二氧化钛的方法技术

本发明专利技术公开了一种以偏钛酸为原料制备光催化用纳米二氧化钛的方法，属于催化纳米材料技术领域。本发明专利技术要解决现有技术纳米二氧化钛的制备工艺流程复杂，成本高等问题。本发明专利技术解决该问题的技术方案是以偏钛酸为原料制备光催化用纳米二氧化钛的方法。该方法将偏钛酸加入硫酸溶液酸解，得到硫酸氧钛溶液；硫酸氧钛溶液加入无机碱溶液中和得到正钛酸沉淀；将正钛酸配制成悬浮液，向悬浮液中加入双氧水得过氧钛酸；将过氧钛酸进行水热反应，冷却后，进行喷雾干燥得纳米二氧化钛。本发明专利技术方法成本低，节能环保，产品性能优异，使用领域广泛。

【技术实现步骤摘要】
以偏钛酸为原料制备光催化用纳米二氧化钛的方法
本专利技术属于催化纳米材料领域，具体涉及一种以偏钛酸为原料制备光催化用纳米二氧化钛的方法。
技术介绍
纳米二氧化钛是目前应用最为广泛的一种纳米材料。纳米二氧化钛有比表面积大、熔点低、磁性强、光吸收性能好、耐化学腐蚀、对人体无害等特性，被广泛应用于化妆品、高级涂料、催化剂、精细陶瓷、高级油漆、紫外线屏蔽、半导体材料等领域。纳米二氧化钛的光生电子空穴可以直接和细菌的细胞壁或内部组分发生生化反应，使细菌灭活，是一种很好的抗菌材料。纳米二氧化钛的常见晶型有锐钛矿、金红石、板钛矿三种。目前锐钛矿和金红石型纳米二氧化钛在光催化领域中应用更加广泛。板钛矿由于其稳定性和催化活性等原因，应用比较少。目前纳米二氧化钛的使用形式多为粉体，但粉体在直接使用的过程中有易团聚、效率低且回收困难等缺陷，极大的限制了纳米二氧化钛的使用。为提高纳米二氧化钛的使用效率和应用范围，制备纳米二氧化钛浆料也就成为必要。CN201410629923.3公开了一种板钛矿和金红石二氧化钛纳米混晶的低温制备方法，其主要步骤包括：(1)前驱体的制备：以钛酸四乙酯为钛源，按超纯水、钛酸四乙酯、无水乙醇的体积比为1：3～4：15～20的比例混合，干燥得到水合二氧化钛，加入质量分数30％的过氧化氢，完全反应制得过氧钛酸溶胶；(2)将pH调节剂和模板剂加入过氧钛酸溶胶中；(3)将溶胶置于在温度为40～60℃水浴条件下进行搅拌，去除过量过氧化氢；(4)将溶胶装入反应釜中，在温度为160～200℃条件下水热反应时间为24～48h，产物水洗至中性，减压干燥研磨制得混合晶相纳米二氧化钛。但该工艺的工艺流程复杂，需要加入pH调节剂和模板剂，用水浴的方法去除过量过氧化氢过程中，由于温度过高会使过氧钛酸分子之间的络合、缩聚反应进行的彻底，缩聚体之间互相搭桥，形成三维网络结构，溶胶中游离态的水分子逐渐被包裹到网络结构中，使溶胶的流动性变差，粘度增加；并且水热温度偏高、水热时间过长可能会使得制备出来的二氧化钛粒子变粗。CN201410274717.5公开了一种二氧化钛水溶胶的制备方法，其主要步骤包括：(1)提供二洗合格的偏钛酸浆料，该偏钛酸浆料中TiO2浓度为260g/L～280g/L；(2)在搅拌状态下将偏钛酸浆料加热至75℃～85℃并加入浓度为48％～50％的氢氧化钠溶液，其中，氢氧化钠与偏钛酸的质量比为5：1；(3)将通过步骤b得到的浆料升温至116℃～118℃熟化，得到正钛酸钠溶液；(4)在正钛酸钠溶液中加入去离子水，并控制正钛酸钠溶液的浓度为90g/L～110g/L；(5)将步骤(4)得到的浆料洗涤，并控制Na+离子浓度在500ppm以下，得到正钛酸前驱体；(6)将所述正钛酸前驱体按照浓度为3g/L～30g/L的控制标准加入去离子水，并加入酸，调节其pH值到1.2～2.0，并搅拌获得二氧化钛水溶胶。但该工艺的成本高，工艺繁琐；所加入的酸为硝酸，对环境有一定的影响。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是现有纳米二氧化钛的制备工艺流程复杂，成本高。本专利技术解决该问题的技术方案是提供了一种以偏钛酸为原料制备光催化用纳米二氧化钛的方法。该方法包括以下步骤：A、将偏钛酸打浆搅拌，然后加入硫酸溶液酸解，得到硫酸氧钛溶液；所述硫酸的用量为使体系中的硫酸的质量浓度为60％。B、将酸解后的硫酸氧钛溶液加去离子水，然后进行搅拌，加入无机碱溶液进行中和，待PH值为7～9时，停止搅拌，使正钛酸沉淀；C、将正钛酸沉淀过滤，用去离子水反复洗涤滤饼直到检测不到SO42-为止；D、将洗涤后的正钛酸配制成≤0.2mol/L的悬浮液；E、向悬浮液中加入双氧水进行胶溶，并不断搅拌至澄清透明；F、将澄清透明后的体系继续搅拌，然后静置得过氧钛酸；G、将过氧钛酸进行水热反应，然后冷却，进行喷雾干燥得纳米二氧化钛。其中，上述方法中所述步骤A中偏钛酸打浆搅拌至浓度为250g/l～400g/l；所述酸解时保持体系温度在120℃～160℃。其中，上述方法中所述步骤B中酸解后的硫酸氧钛溶液的浓度为200g/l～250g/l；所述无机碱溶液为氢氧化钠、氢氧化钾、氨水或尿素中的至少一种。其中，上述方法步骤B中所述的正钛酸的pH为7～9。优选的，步骤B所述的正钛酸的pH为8～9。其中，上述方法步骤E中，所述双氧水按悬浮液中Ti4+与H2O2的摩尔比为1：8～15加入；所述的加入方式为一次性快速加入。其中，上述方法步骤E中所述过氧钛酸的pH为7～9。其中，上述方法步骤F中所述悬浮液澄清透明后继续搅拌的时间为30min～90min。其中，上述方法步骤F中所述静置的时间为12h～24h。其中，上述方法步骤F中所述水热反应的温度为90～150℃；所述水热反应的时间为8～24h。其中，上述方法步骤G中，所述冷却为急冷，在20min内将体系冷至15～25℃。优选的，所述急冷的方式为用水冲淋反应容器进行冷却。本专利技术的有益效果在于；本专利技术以偏钛酸为原料，其来源广泛、易得；本专利技术方法操作简单，所需原辅材料少，不需要将pH调节剂和模板剂加入过氧钛酸溶胶中，省去了双氧水与正钛酸反应时的冷却操作，还采用静置的方法去除过量的过氧化氢，且在静置后过氧化钛的pH为中性；水热反应的温度较低，生产周期也较短，生产成本低。本专利技术方法制备所得纳米二氧化钛性能优异，1h内对20mg/L的甲基橙降解率可达到93.07％，降解后的溶液呈无色；纳米二氧化钛pH为7～8，对使用介质(如涂料、木器等)无影响，具有很好的应用前景。附图说明图1为本专利技术纳米二氧化钛制备工艺流程图。图2为实施例1纳米二氧化钛降解甲基橙的紫外可见吸收光谱图。图3为实施例2纳米二氧化钛降解甲基橙的紫外可见吸收光谱图。图4为实施例3纳米二氧化钛降解甲基橙的紫外可见吸收光谱图。图5为实施例4纳米二氧化钛降解甲基橙的紫外可见吸收光谱图。图6为实施例1～4(1#～4#)纳米二氧化钛的XRD分析图。具体实施方式具体的，以偏钛酸为原料制备光催化用纳米二氧化钛的方法，包括以下步骤：A、将偏钛酸打浆搅拌，然后加入硫酸溶液酸解，得到硫酸氧钛溶液；所述硫酸的用量为使体系中的硫酸的质量浓度为60％。B、将酸解后的硫酸氧钛溶液加去离子水，然后进行搅拌，加入无机碱溶液进行中和，待PH值为7～9时，停止搅拌，使正钛酸沉淀；C、将正钛酸沉淀过滤，用去离子水反复洗涤滤饼直到检测不到SO42-为止；D、将洗涤后的正钛酸配制成≤0.2mol/L的悬浮液；E、向悬浮液中加入双氧水进行胶溶，并不断搅拌至澄清透明；F、将澄清透明后的体系继续搅拌，然后静置得过氧钛酸；G、将过氧钛酸进行水热反应，然后冷却，进行喷雾干燥得纳米二氧化钛。其中，上述方法中所述步骤A中偏钛酸打浆搅拌至浓度为250g/l～400g/l；所述酸解时保持体系温度在120℃～160℃。其中，上述方法中所述步骤B中酸解后的硫酸氧钛溶液的浓度为200g/l～250g/l；所述无机碱溶液为氢氧化钠、氢氧化钾、氨水或尿素中的至少一种。其中，上述方法步骤B中所述的正钛酸的pH为7～9。优选的，步骤B所述的正钛酸的pH为8～9。其中，上述方法步骤E中，所述双氧水按悬浮液中Ti4+与H2O2的摩尔比为1：8～15加入；所述的加入方式为一次性快本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.以偏钛酸为原料制备光催化用纳米二氧化钛的方法，其特征在于：包括以下步骤：A、将偏钛酸打浆搅拌，然后加入硫酸溶液酸解，得到硫酸氧钛溶液；所述硫酸的用量为使体系中的硫酸的质量浓度为60％；B、将酸解后的硫酸氧钛溶液加去离子水，然后进行搅拌，加入无机碱溶液进行中和，待PH值为7～9时，停止搅拌，使正钛酸沉淀；C、将正钛酸沉淀过滤，用去离子水反复洗涤滤饼直到检测不到SO42‑为止；D、将洗涤后的正钛酸配制成≤0.2mol/L的悬浮液；E、向悬浮液中加入双氧水进行胶溶，并不断搅拌至澄清透明；F、将澄清透明后的体系继续搅拌，然后静置得过氧钛酸；G、将过氧钛酸进行水热反应，然后冷却，进行喷雾干燥得纳米二氧化钛。

【技术特征摘要】
1.以偏钛酸为原料制备光催化用纳米二氧化钛的方法，其特征在于：包括以下步骤：A、将偏钛酸打浆搅拌，然后加入硫酸溶液酸解，得到硫酸氧钛溶液；所述硫酸的用量为使体系中的硫酸的质量浓度为60％；B、将酸解后的硫酸氧钛溶液加去离子水，然后进行搅拌，加入无机碱溶液进行中和，待PH值为7～9时，停止搅拌，使正钛酸沉淀；C、将正钛酸沉淀过滤，用去离子水反复洗涤滤饼直到检测不到SO42-为止；D、将洗涤后的正钛酸配制成≤0.2mol/L的悬浮液；E、向悬浮液中加入双氧水进行胶溶，并不断搅拌至澄清透明；F、将澄清透明后的体系继续搅拌，然后静置得过氧钛酸；G、将过氧钛酸进行水热反应，然后冷却，进行喷雾干燥得纳米二氧化钛。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤A偏钛酸打浆搅拌至浓度为250g/l～400g/l；所述酸解时保持体系温度在120℃～160℃。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：步骤B所述酸解后的硫酸氧钛溶液的浓度为200g/l～250g/l；所述无机碱溶液为氢氧化钠、氢氧化钾、...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗金华，
申请(专利权)人：攀枝花学院，
类型：发明
国别省市：四川,51