表面均匀定位二氧化钛的无机微球颗粒的制备工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种表面均匀定位二氧化钛的无机微球颗粒的制备工艺，属空气净化材料领域，技术方案是：将水溶性钛源溶于水中，搅拌下加入弱碱溶液，其中，钛源、水、弱碱的质量份数比为1：10‑100：1‑50，静置10‑120min，加入过氧化物，得溶胶化二氧化钛体系；将溶胶化二氧化钛体系均匀喷涂于无机微球表面或浸渍无机微球，室温至100℃干燥1‑3 h，600‑800℃以下烧结1‑10 h。有益效果是：制备工艺方法简单，二氧化钛在无机微球表面的分散度高，持久不团聚，且定位牢固、不易脱落，大大提高了催化效率；节约能源，更绿色环保。

Preparation of inorganic microspheres with uniform surface location of titanium dioxide

The invention discloses a process for preparing uniform surface positioning titanium dioxide inorganic microspheres particles, belonging to the field of air purification materials, technical solution is: water soluble titanium source is dissolved in water, stirring alkalescent solution, the titanium source, water, weak mass fraction ratio of 1:10 100:1 50, standing for 10 120min, the peroxide, to titanium dioxide sol system; titanium dioxide sol system will be evenly sprayed on the surface of inorganic or inorganic microspheres impregnated microspheres, room temperature to 100 DEG C 3 dry for 1 h, 600 below 800 C 1 10 h sintering. The beneficial effects are: the preparation process is simple, the titanium dioxide has high dispersity on the surface of the inorganic microspheres, is durable, and does not reunite, and is firmly positioned, and is not easy to fall off, which greatly improves the catalytic efficiency, saves energy and is more green and environmental friendly.

【技术实现步骤摘要】
表面均匀定位二氧化钛的无机微球颗粒的制备工艺
本专利技术涉及空气净化材料领域，具体涉及光催化剂材料制备工艺，尤其是一种表面均匀定位二氧化钛的无机微球颗粒的制备工艺。
技术介绍
TiO2作为最早发现的光催化材料，具有无毒、催化活性（降解净化及水分解制氢）高、氧化能力强、稳定性好、成本低、环境友好等特性，是最有可能实用化的光催化材料，随着纳米技术的飞速发展，纳米二氧化钛的制备、改性及其应用成为空气净化领域的研究热点。然而，由于纳米二氧化钛极易发生团聚，另一方面，TiO2较宽的禁带宽度（3.2eV）决定了其只能在紫外光下发挥光催化活性，对太阳光的利用率很低，这些都大大限制了其应用。二氧化钛及改性二氧化钛的制备方法较多，如醇盐水解法、水热制备法、溶胶凝胶法、化学沉淀法和固相法等，其中，溶胶凝胶法制备简单，操作便利、条件易控等，是常用的制备方法。为了提高二氧化钛的光催化性能，一方面是通过控制反应条件，如浓度、温度等，提高二氧化钛的分散度，从而增大接触表面以提高催化性能；另一方面是通过离子掺杂、负载等改性方法，通过掺杂可在表面引入缺陷位置或改变结晶度，从而影响电子与空穴的复合或拓展光的吸收波段，从而提高二氧化钛的光催化活性。然而，目前的方法仍然存在诸多问题，如制备过程较复杂；反应制得的二氧化钛不能存放，随时间延长，团聚率大大增加，催化效果大大降低等，如何提高并保持二氧化钛的分散度是本领域亟待解决的技术难题。
技术实现思路
为解决现有二氧化钛分散度差、不能较长时间存放导致活性低的技术问题，本专利技术提供一种表面均匀定位二氧化钛的无机微球颗粒的制备工艺，通过将溶胶化二氧化钛涂覆于无机微球表面，并借助烘干、动态扰动下烧结的工艺实现了二氧化钛分散液在无机微球表面的二次分散及烧结定位，保证了二氧化钛的分散度，并大大提高了二氧化钛保持高度分散的时间，从而提高了二氧化钛的催化性能。本专利技术采用的技术方案是：表面均匀定位二氧化钛的无机微球颗粒的制备工艺，其特征在于，所述制备工艺包括以下步骤：（1）将水溶性钛源溶于水中，搅拌下加入弱碱溶液，其中，钛源、水、弱碱的质量份数比为1：10-100：1-50，静置10-120min，加入过氧化物，得溶胶化二氧化钛体系；（2）将溶胶化二氧化钛体系均匀喷涂于无机微球表面或浸渍无机微球，室温至100℃干燥1-3h，600-800℃以下烧结1-10h，得表面均匀定位二氧化钛的无机微球颗粒。进一步的，所述步骤（1）的溶胶化二氧化钛体系经离心或过滤，将沉淀或滤饼以水重悬均匀进一步纯化，控制二氧化钛与水的质量比k为1：10~1000。进一步的，所述步骤（2）将溶胶化二氧化钛体系均匀喷涂于无机微球表面或浸渍无机微球时控制二氧化钛与无机微球的质量比关系是mT/mQ=kC，其中mT为二氧化钛质量，mQ为无机微球质量，C为无机微球吸水率。进一步的，所述过氧化物包括但不限于过氧化氢、过氧化钠、过氧化钾、过氧化钙、过硫酸钠、过硫酸钾中的一种或几种。进一步的，所述水溶性钛源为硫酸氧钛、四氯化钛、三氯化钛、四氟化钛或烷基氧钛中的一种或两种以上，所述弱碱为氨水。进一步的，所述无机微球包括但不限于玻璃微珠、硅胶球、陶粒、沸石微珠、氧化铝微珠、碳化硅颗粒、钢珠、铝珠或铜珠微球。本专利技术还提供上述表面均匀定位二氧化钛的无机微球颗粒在流化床装置中的应用。上述技术方案中，提供一种无机微球表面定位单分散二氧化钛的制备工艺，具体包括以下步骤：将水溶性钛源溶于水中，搅拌下加入弱碱溶液，其中，钛源、水、弱碱的质量份数比为1：10-100：1-50，静置10-120min，用过氧化物进行表面处理，得溶胶化二氧化钛体系，此时体系中的纳米粒子还没有充分长大，结晶度很低，大多属于无定形态，为保证分散度，溶胶化二氧化钛体系浓度一般控制10%以下；将溶胶化二氧化钛体系均匀涂覆或浸渍于无机微球表面，室温至100℃干燥1-3h，因为氧化钛是在水溶液中的分散是非常均匀的，其比表面积很大，当溶胶化二氧化钛体系均匀喷涂于无机微球表面或浸渍无机微球后，借助水的吸附作用，形成均匀水膜同时，溶胶化二氧化钛均匀的负载到无机微球表面，借助范德华力连接，以室温至100℃干燥1-3h，缓慢去除水分，防止快速加热造成水蒸气对表面二氧化钛的冲击。而且经室温干燥后未吸附的多余二氧化钛可以用水洗掉，大大减少了氧化钛的团聚。去离子水轻轻漂洗去除未吸附的二氧化钛后，在400-800℃下烧结0.1-10h，该温度下可以获得的金红石型二氧化钛结晶度高，活性高，温度将低则导致烧结时间太长，活性降低，能耗高，而温度过高又易产生晶型转变，在烧结过程中，二氧化钛表面接枝的过氧基团发生粒子之间的交联反应并与微球表面形成桥氧化学结合，从而得到表面均匀、牢固负载单分散二氧化钛的无机微球颗粒。本专利技术的有益效果是：（1）本专利技术提供的制备工艺方法简单，二氧化钛在无机微球表面的分散度高，持久不团聚，且定位牢固、不易脱落，大大提高了催化效率；（2）制备方法中不涉及有机溶剂，节约能源，更绿色环保；（3）进一步改进的技术方案中，通过控制体系中所有水份恰好等于无机微球饱和吸水量，使得无机微球表面的水膜稳定吸附，无游离水存在，从而可保证无机微球表面二氧化钛为单层单分散状态纳米颗粒；通过控制二氧化钛体系的浓度和二氧化钛与无机微球的比例，使得无机微球表面定位的单分散二氧化钛数量多、分散度高、分布均匀，催化效率大大提高。附图说明图1、图2为本专利技术实施例1所得表面定位有单分散二氧化钛纳米颗粒的玻璃微珠不同放大倍数的扫描电镜图。图3是实施例1-4所得产品降解乙醛效果的数据图。具体实施方式本专利技术提供一种无机微球表面定位单分散二氧化钛的制备工艺，以下通过具体实施例详细说明本专利技术以便于理解，但不以任何形式限制本专利技术，实施例中所涉及试剂如无特别说明，均可通过商业途径购买获得，所使用方法，如无特别说明，均为常规方法。实施例1：将10g硫酸氧钛溶于500ml水中，搅拌下加入110mL浓度2.5%的氨水，静置沉淀反应30min，以8000-10000r/min离心，然后移去上清液，离心所得固体沉淀以90ml水重悬，借助搅拌及超声使重悬后的体系均匀，加入60g过氧化氢（质量浓度为30%），得溶胶化二氧化钛体系；（2）选取平均粒径20μm的玻璃微球，水洗、醇洗，除油并干燥后，将溶胶化二氧化钛喷涂于玻璃微珠表面，45℃干燥3h，800℃烧结1h，得表面均匀定位二氧化钛的玻璃微球颗粒（S1），扫描电镜图见图1、图2所示，图上可见，玻璃微球表面负载一层二氧化钛纳米颗粒，颗粒分散性均匀，单分散性能好，二氧化钛纳米颗粒的粒径为50-100nm，尺寸均匀。进一步通过质量前后对比发现，二氧化钛纳米颗粒的负载量为玻璃微球质量的1%。实施例2：将10g四氯化钛溶于300ml水中，搅拌下加入100ml浓度2.5%的氨水，静置沉淀反应30min，以8000-10000r/min离心，然后移去上层液，离心所得固体沉淀以100ml水重悬，借助搅拌及超声使重悬后的体系均匀，加入50g过氧化氢，得溶胶态二氧化钛体系；（2）将溶胶化二氧化钛喷涂于100μm的硅胶微球表面，35℃干燥3h，600℃烧结3h，得表面定位有单分散二氧化钛的硅胶微球颗粒（S2），质量前后对比发现，二氧化钛纳本文档来自技高网...

【技术保护点】
表面均匀定位二氧化钛的无机微球颗粒的制备工艺，其特征在于，所述制备工艺包括以下步骤：（1）将水溶性钛源溶于水中，搅拌下加入弱碱溶液，其中，钛源、水、弱碱的质量份数比为1：10‑100：1‑50，静置10‑120min，加入过氧化物，得溶胶化二氧化钛体系；（2）将溶胶化二氧化钛体系均匀喷涂于无机微球表面或浸渍无机微球，室温至100℃干燥1‑3 h，400‑800℃以下烧结0.1‑10 h，得表面均匀定位二氧化钛的无机微球颗粒。

【技术特征摘要】
1.表面均匀定位二氧化钛的无机微球颗粒的制备工艺，其特征在于，所述制备工艺包括以下步骤：（1）将水溶性钛源溶于水中，搅拌下加入弱碱溶液，其中，钛源、水、弱碱的质量份数比为1：10-100：1-50，静置10-120min，加入过氧化物，得溶胶化二氧化钛体系；（2）将溶胶化二氧化钛体系均匀喷涂于无机微球表面或浸渍无机微球，室温至100℃干燥1-3h，400-800℃以下烧结0.1-10h，得表面均匀定位二氧化钛的无机微球颗粒。2.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，所述步骤（1）的溶胶化二氧化钛体系经离心或过滤，将沉淀或滤饼以水重悬均匀进一步纯化，控制二氧化钛与水的质量比k为1：10~1000。3.根据权利要求2所述的制备工艺，其特征在于，所述步骤（2）将溶胶化二氧化钛体系均匀喷涂于无机微球表面或浸渍无机微球时控...

【专利技术属性】
技术研发人员：伦慧东，左桂福，孟宪光，
申请(专利权)人：伦慧东，
类型：发明
国别省市：河北,13