一种高比表面、高分散度硅钛复合氧化物的制备方法技术

一种高比表面、高分散度的硅钛复合氧化物的制备方法，采用正硅酸乙酯为硅源，四氯化钛为钛源，醋酸为水解催化剂，在乙醇介质中共水解、缩聚，一步合成具有高比表面、高分散度的硅钛复合氧化物。具有不污染环境、制备过程简单、低成本、高比表面、高分散度的优点。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于复合氧化物的制备方法，具体涉及采用溶胶凝胶法一步合成高比表面、高度分散度的硅钛复合氧化物。
技术介绍
硅钛复合氧化物可以作为光催化剂，降解水中的有机污染物，净化室内空气，还可用于废气处理，如处理NOx，CO，SO2等。硅钛复合氧化物在一些酸催化反应中也具有相当活性，如苯酚胺化，乙烯水合，丁烯异构化等反应。还作为催化剂载体使金属得到分散以提高催化剂活性。基于其广泛的应用前景，国内外研究人员在设计合成TiO2-SiO2复合氧化物包括对制备方式、水解条件、钛含量、干燥方式、焙烧温度等因素对硅钛结构性能的影响作了大量有意义的探索。如研究人员Dutoit等(J.Catal.1995，153，165)在制备硅钛复合氧化物方面作了大量的基础研究工作，首先为了消除硅醇盐与钛醇盐之间水解速度的差异，将异丙醇钛与等摩尔的乙酰丙酮络合剂在异丙醇中回流1h，还对硅醇盐进行预水解，预处理结束后，将已处理好的钛醇盐加入预水解过的硅醇盐中，HCl为水解催化剂，采用不同干燥方式，制备硅钛复合氧化物。其中，复合氧化物中TiO2的质量百分含量为10％，经过自然干燥，400℃焙烧后的比表面分别为399m2/g，而且为无定型材料，没有TiO2的晶形出现。但在合成过程中，使用络合剂，造成成本提高，采用硅醇盐的预水解，使制备工艺复杂化。Yu等(J.Non-Cryst.Solids2000，261，260)避免了采用传统的两步水解以及对钛盐进行有机修饰的方法，以HCOOH或NH4OH为催化剂，一步水解制得等摩尔的硅钛复合氧化物，具体步骤如下将TEOS(正硅酸乙酯)和TEOT(钛酸乙酯)溶于乙醇中形成醇溶液，将蒸馏水加入等量的乙醇中，用HCOOH或NH4OH调节PH值到2或10，并作为水解剂加入到上述醇溶液中，经过水解、缩聚，60℃成胶，110℃自然干燥，550℃焙烧后，得到硅钛复合氧化物。此方法制得的复合氧化物中没有完整的TiO2的晶形出现，比表面为300m2/g，但仍没有脱离使用钛醇盐作为钛源，具有比表面小，成本高的缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种成本低、高比表面、高分散度的硅钛复合氧化物的制备方法。本专利技术是用醋酸作催化剂，由正硅酸乙酯，四氯化钛在乙醇介质中共水解、缩聚，室温下成胶，本专利技术的制备方法具体步骤如下将正硅酸乙酯溶于乙醇，再加入水和醋酸，搅拌均匀后，在惰性气体保护下，滴加四氯化钛，继续搅拌混合均匀，于室温陈化3-20小时形成凝胶，经60-100℃下干燥、300-600℃下焙烧，得到硅钛复合氧化物；物料各组分摩尔比为TEOS∶TiCl4∶C2H5OH∶CH3COOH∶H2O＝1∶0.04-1.26∶6-23∶2.0-4.3∶10.2-21.1本专利技术与现有技术相比具有如下优点1.采用四氯化钛作为钛源，取代了有机醇盐，如异丙醇钛，钛酸乙酯等，使制备工艺经济、使用。2.在惰性气体保护下滴加四氯化钛，避免四氯化钛在空气中水解，使得结果准确，并避免污染环境。3.采用醋酸作水解催化剂，使正硅酸乙酯、四氯化钛在乙醇介质中一步水解制得复合氧化物，不采用硅醇盐的预水解，制备过程简单化。4.没有采用络合剂修饰钛盐，既降低成本又简化工艺。5.通过改变制备条件，对硅钛复合氧化物的比表面积在一定范围内调控，并且所有产品均为无定型，没有TiO2的晶形出现。6.硅钛复合氧化物具有高的比表面、高的分散度。具体实施例方式实施例1取TEOS 25ml溶于40ml乙醇中，加入醋酸13.4ml，水20.6ml，混合均匀后，惰性气体保护下滴加0.48ml TiCl4，继续搅拌30min，于室温下陈化3小时，经60℃干燥，500℃焙烧得硅钛复合氧化物。硅钛复合氧化物的比表面为703.5m2/g，XRD结果表明没有TiO2的晶形出现。原料各组分摩尔比为1∶0.04∶6.1∶2.07∶10.2。实施例2取TEOS 25ml溶于70ml乙醇中，加入醋酸15.2ml，水21.8ml，混合均匀后，惰性气体保护下滴加1.03ml TiCl4，继续搅拌30min，于室温下陈化5小时，经70℃干燥，550℃焙烧得硅钛复合氧化物，硅钛复合氧化物的比表面为681.3m2/g，XRD结果表明没有TiO2的晶形出现。原料各组分摩尔比为1∶0.08∶13.3∶2.35∶10.8。实施例3取TEOS 20ml溶于70ml乙醇中，加入醋酸12.3ml，水19.0ml，混合均匀后，惰性气体保护下滴加1.85ml TiCl4，继续搅拌30min，于室温下陈化10小时，经90℃干燥，500℃焙烧得硅钛复合氧化物，比表面为670.6m2/g，XRD结果表明没有TiO2的晶形出现。原料各组分摩尔比为1∶0.188∶13.3∶2.38∶11.8。实施例4取TEOS 15ml溶于90ml乙醇中，加入醋酸8.6ml，水16ml，混合均匀后，惰性气体保护下滴加2.4ml TiCl4，继续搅拌30min，于室温下陈化15小时，经100℃干燥，550℃焙烧得硅钛复合氧化物，硅钛复合氧化物的比表面为432.7m2/g，XRD结果表明没有TiO2的晶形出现。原料各组分摩尔比为1∶0.32∶22.8∶2.22∶13.2。实施例5取TEOS 15ml溶于60ml乙醇中，加入醋酸11.6ml，水18ml，混合均匀后，惰性气体保护下滴加3.7ml TiCl4，继续搅拌30min，于室温下陈化20小时，经80℃干燥，400℃焙烧得硅钛复合氧化物，硅钛复合氧化物的比表面为421.8m2/g，XRD结果表明没有TiO2的晶形出现。原料各组分摩尔比为1∶0.56∶15.2∶3.0∶14.8。实施例6取TEOS 10ml溶于40ml乙醇中，加入醋酸11.0ml，水17ml，混合均匀后，惰性气体保护下滴加5.54ml TiCl4，继续搅拌30min，于室温下陈化13小时，经100℃干燥，300℃焙烧得硅钛复合氧化物，硅钛复合氧化物的比表面为351.5m2/g，XRD结果表明没有TiO2的晶形出现。原料各组分摩尔比为1∶1.26∶15.31∶4.25∶21.1。实施例7采用上述实施例2的制备条件，将经过100℃干燥的样品于600℃焙烧，得硅钛复合氧化物，硅钛复合氧化物的比表面为550.6m2/g，仍没有完整的TiO2晶形出现。权利要求，其特征在于步骤如下将正硅酸乙酯溶于乙醇，再加入水和醋酸，搅拌均匀后，在惰性气体保护下，滴加四氯化钛，继续搅拌混合均匀，于室温陈化3-20小时形成凝胶，经60-100℃下干燥、300-600℃下焙烧得到硅钛复合氧化物；物料各组分摩尔比为TEOS∶TiCl4∶C2H5OH∶CH3COOH∶H2O＝1∶0.04-1.26∶6-23∶2.0-4.3∶10.2-21.1。全文摘要一种高比表面、高分散度的硅钛复合氧化物的制备方法，采用正硅酸乙酯为硅源，四氯化钛为钛源，醋酸为水解催化剂，在乙醇介质中共水解、缩聚，一步合成具有高比表面、高分散度的硅钛复合氧化物。具有不污染环境、制备过程简单、低成本、高比表面、高分散度的优点。文档编号B01J21/00GK1394676SQ02124520公开日2003年2月5日 申请日期2002年6月18日 优先权日2002年6月18日专利技术者许临萍, 赵永祥, 刘滇生, 武本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高比表面、高分散度硅钛复合氧化物的制备方法，其特征在于步骤如下：将正硅酸乙酯溶于乙醇，再加入水和醋酸，搅拌均匀后，在惰性气体保护下，滴加四氯化钛，继续搅拌混合均匀，于室温陈化３－２０小时形成凝胶，经６０－１００℃下干燥、３００－６０ ０℃下焙烧得到硅钛复合氧化物；物料各组分摩尔比为：ＴＥＯＳ∶ＴｉＣｌ↓［４］∶Ｃ↓［２］Ｈ↓［５］ＯＨ∶ＣＨ↓［３］ＣＯＯＨ∶Ｈ↓［２］Ｏ＝１∶０．０４－１．２６∶６－２３∶２．０－４．３∶１０．２－２１．１。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：许临萍，赵永祥，刘滇生，武志刚，
申请(专利权)人：山西大学，
类型：发明
国别省市：14[中国|山西]