固相法制备纳米二氧化钛的方法技术

本发明专利技术涉及一种固相法制备纳米二氧化钛的方法，是将钛源和供水剂搅拌均匀后放入高压反应釜中，在20—250℃下加热反应1—72小时，冷却烘干后，在氧气氛围下400℃‑550℃焙烧5‑7小时，即为纳米二氧化钛；所述供水剂选自有机酸、有机酸铵、无机酸铵、含羟基的有机化合物或含有配位水或晶格水的水合物中的一种或多种的任意组合，所述钛源选自无机钛源或有机钛源中的一种或多种的任意组合。本发明专利技术采用供水剂提供Ti

【技术实现步骤摘要】
固相法制备纳米二氧化钛的方法
本专利技术属于纳米氧化物的制备和应用领域，具体来说是一种利用固态法制备纳米二氧化钛的方法。
技术介绍
纳米二氧化钛是一种重要的多功能材料，广泛用于污水处理、气体净化处理、化学传感器和功能化助剂等领域，其制备技术一直是材料领域的研究热点之一。目前，纳米二氧化钛的化学制备方法主要有三种：气相法（气相氧化法CN1245144A、气相合成法CN1736878A、气相热解法CN1752016A和气相氢火焰法CN1736879A)、液相法（胶溶法CN1709987A、溶胶—凝胶法和沉积法CN1192992A)和固相法（氧化还原法、热解法CN1384151A和反应法CN1557720A)。上述方法存在一些问题如：气相法制备复杂、制备成本高；液相法制备流程长且需要进行固液分离；固相法分解温度高等问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种流程短，反应容易控制的固相法制备纳米二氧化钛的方法。为解决以上技术问题，本专利技术提供的一种固相法制备纳米二氧化钛的方法，是将钛源和供水剂搅拌均匀后放入高压反应釜中，在20—250℃下加热反应1—72小时，冷却烘干后，在氧气氛围下400℃-550℃焙烧5-7小时，即为纳米二氧化钛；所述供水剂选自有机酸、有机酸铵、无机酸铵、含羟基的有机化合物或含有配位水或晶格水的水合物中的一种或多种的任意组合，所述钛源选自无机钛源或有机钛源中的一种或多种的任意组合。进一步地，将供水剂与其它盐类混合均匀后加入钛源，放入高压反应釜中反应，冷却产物烘干后，经焙烧得到金属或非金属掺杂的纳米二氧化钛。进一步地，反应温度为60—120℃，反应时间为6—24小时。进一步地，所述无机钛源选自四氯化钛、硫酸钛；所述有机钛源选自异丙醇钛、钛酸四丁酯。进一步地，作为供水剂的有机酸选自草酸、醋酸或甲酸。进一步地，作为供水剂的有机酸铵选自草酸铵、甲酸铵或乙酸铵；作为供水剂的无机酸铵为碳酸氢铵。进一步地，作为供水剂的含羟基的有机化合物选自环己醇、乙二醇或异丙醇。进一步地，作为供水剂的含有配位水或晶格水的水合物选自三水合硝酸铜、六水合硝酸铜、六水合硝酸铁或六水合氯化铁。进一步地，所述的其它盐类是金属盐或非金属盐，所述金属盐选自ZrCl4或VCl4中的一种；非金属盐为SiCl4。本专利技术采用供水剂提供Ti4+水解所需要的水，这不仅可以减缓水解反应的速度，还可以降低制备过程的反应温度，反应容易控制。此外，该方法不需要进行液固分离，且所得产品质量稳定。本专利技术方法具有设备简单、流程短、可操作性强、重复性好、制备效率高的有益效果。附图说明图1是实施例1合成产物的XRD图。图2是实施例2合成产物的XRD图。图3是实施例3合成产物的XRD图。具体实施方式本专利技术一种典型的实施方式提供一种固相法制备纳米二氧化钛的方法将钛源和供水剂搅拌均匀后放入高压反应釜中，在20—250℃下加热反应1—72小时，冷却烘干后，在氧气氛围下400℃-550℃焙烧5-7小时，即为纳米二氧化钛；所述供水剂选自有机酸、有机酸铵、无机酸铵、含羟基的有机化合物或含有配位水或晶格水的水合物中的一种或多种的任意组合，所述钛源选自无机钛源或有机钛源中的一种或多种的任意组合。在一种优选的实施方式中，将供水剂与其它盐类混合均匀后加入钛源，放入高压反应釜中反应，冷却产物烘干后，经焙烧得到金属或非金属掺杂的纳米二氧化钛。该实施方式中，所述的其它盐类是金属盐或非金属盐，所述金属盐选自ZrCl4或VCl4中的一种；非金属盐为SiCl4。以上实施方式中，优选地，反应温度为60—120℃，反应时间为6—24小时。在优选的实施方式中，以上方法中涉及的钛源和供水剂可以选用以下所述化合物，但不限于此。所述无机钛源选自四氯化钛、硫酸钛；所述有机钛源选自异丙醇钛、钛酸四丁酯。作为供水剂的有机酸选自草酸、醋酸或甲酸。作为供水剂的有机酸铵选自草酸铵、甲酸铵或乙酸铵；作为供水剂的无机酸铵为碳酸氢铵。作为供水剂的含羟基的有机化合物选自环己醇、乙二醇或异丙醇。作为供水剂的含有配位水或晶格水的水合物选自三水合硝酸铜、六水合硝酸铜、六水合硝酸铁或六水合氯化铁。在以上实施方式中，Ti4+离子具有电荷高、半径小的特点，其离子势大，具有较强的脱水能力和极强的水解能力。Ti4+离子可以将配位水、晶格水缓慢脱除后再水解；将有机酸，有机酸铵、无机酸铵或含羟基的有机化合物中的羟基和氢原子按水分子清除后再进行水解。其特点是利用4价钛源与上述物质反应，直接制备二氧化钛，反应体系中不需要加水。该方法具有设备简单、生产流程短、可操作性强、制备效率高、不需要进行液固分离和所得产品质量稳定等优点。制备的纳米二氧化钛不仅具有优异的光催化降解甲基橙催化活性，还在光解水、光催化二氧化钛合成有机化合物等领域中有潜在的应用价值。该方法也适用于其它电荷高，半径小的离子，制备相应的纳米氧化物。下面结合一些实施例对本专利技术的技术方案和技术效果进一步进行说明。实施例1将7mL四氯化钛与10克草酸铵快速搅拌均匀，置于不锈钢高压反应釜中于60℃反应24小时，冷却后烘干，在400℃焙烧6小时即可得到纳米二氧化钛氧化物。图1给出合成产物的XRD图。实施例2将7mL四氯化钛加入15克甲酸铵中，快速搅拌均匀，置于不锈钢高压反应釜中于80℃反应12小时，冷却后烘干，在400℃焙烧6小时即可得到纳米二氧化钛氧化物。图2给出合成产物的XRD图。实施例3将7mL四氯化钛加入20克碳酸氢铵中，快速搅拌均匀，置于不锈钢高压反应釜中于40℃反应12小时，冷却后烘干，在400℃焙烧6小时即可得到纳米二氧化钛氧化物。图3给出合成产物的XRD图。实施例4将7mL四氯化钛与8克三水合硝酸铜混合均匀后，置于不锈钢高压反应釜中于80℃反应48小时，冷却后烘干，在氮气氛围下550℃焙烧6小时即可得到铜改性纳米二氧化钛氧化物。实施例5将7mL四氯化钛与5克六水合硝酸铁充分混合后，置于不锈钢高压反应釜中于50℃反应48小时，冷却后烘干，在氮气氛围下550℃焙烧6小时即可得到铁掺杂的纳米二氧化钛氧化物。实施例6将7mL四氯化钛加入15克乙二醇溶液中，快速搅拌均匀，置于不锈钢高压反应釜中于120℃反应6小时，冷却后烘干，在氧气氛围下550℃焙烧6小时即可得到纳米二氧化钛氧化物。实施例7将7mL硫酸钛加入15克草酸溶液中，快速搅拌均匀，置于不锈钢高压反应釜中于20℃反应72小时，冷却后烘干，在氧气氛围下500℃焙烧7小时即可得到纳米二氧化钛氧化物。实施例8将7mL硫酸钛加入15克环己醇溶液中，快速搅拌均匀，置于不锈钢高压反应釜中于250℃反应1小时，冷却后烘干，在氧气氛围下550℃焙烧5小时即可得到纳米二氧化钛氧化物。实施例9将2mLZrCl4加入15克环己醇溶液中，再加入7ml四氯化钛快速搅拌均匀，置于不锈钢高压反应釜中于120℃反应5小时，冷却后烘干，在氧气氛围下500℃焙烧6小时即可得到Zr掺杂的纳米二氧化钛氧化物。本专利技术要求保护的范围不限于以上具体实施方式，对于本领域技术人员而言，本专利技术可以有多种变形和更改，凡在本专利技术的构思与原则之内所作的任何修改、改进和等同替换都应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固相法制备纳米二氧化钛的方法，其特征在于：将钛源和供水剂搅拌均匀后放入高压反应釜中，在20—250℃下加热反应1—72小时，冷却烘干后，在氧气氛围下400℃‑550℃焙烧5‑7小时，即为纳米二氧化钛；所述供水剂选自有机酸、有机酸铵、无机酸铵、含羟基的有机化合物或含有配位水或晶格水的水合物中的一种或多种的任意组合，所述钛源选自无机钛源或有机钛源中的一种或多种的任意组合。

【技术特征摘要】
1.一种固相法制备纳米二氧化钛的方法，其特征在于：将钛源和供水剂搅拌均匀后放入高压反应釜中，在20—250℃下加热反应1—72小时，冷却烘干后，在氧气氛围下400℃-550℃焙烧5-7小时，即为纳米二氧化钛；所述供水剂选自有机酸、有机酸铵、无机酸铵、含羟基的有机化合物或含有配位水或晶格水的水合物中的一种或多种的任意组合，所述钛源选自无机钛源或有机钛源中的一种或多种的任意组合。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：将供水剂与其它盐类混合均匀后加入钛源，放入高压反应釜中反应，冷却产物烘干后，经焙烧得到金属或非金属掺杂的纳米二氧化钛。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：反应温度为60—120℃，反应时间为6—24小时。4.根据权利要求3所述的方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：王瑞玉，吴法鹏，赵云鹏，樊星，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32