一种氧化钛-氧化硅复合材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种氧化钛

【技术实现步骤摘要】
一种氧化钛-氧化硅复合材料的制备方法


[0001]本专利技术属于多孔无机材料合成领域，具体地说是一种氧化钛-氧化硅复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着材料科学的发展，各种有机无机材料层出不穷。又随着电镜等高科技表征技术的进步，人们深入地认识到材料的性能和功能与材料的结构性质密不可分。
[0003]CN102704273A，一种聚丙烯酸酯/中空二氧化硅纳米复合皮革涂饰剂的制备方法。该专利技术采用聚苯乙烯微球为模板制备中空二氧化硅纳米粒子，并将其与聚丙烯酸酯共混制备聚丙烯酸酯/中空二氧化硅纳米复合皮革涂饰剂。该专利技术主要作为皮革涂饰剂使用。
[0004]CN108525659A，一种利用核桃青皮粗提液制备核壳型钒酸铋@介孔二氧化硅复合材料的方法。该专利技术是利用核桃青皮粗提液制备核壳型钒酸铋@介孔二氧化硅复合材料，利用核桃青皮提取物中植物多酚化合物，通过调控金属离子的种类，在以窄禁带半导体钒酸铋表面利用金属离子和植物多酚配位组装合成出了钒酸铋@金属-植物多酚配合物核壳结构，并以此为基础，通过溶胶凝胶-煅烧法设计合成核壳型钒酸铋@介孔二氧化硅复合材料。合成出的材料可用于环保、催化、生物医药等领域。
[0005]CN103803580A，一种核壳结构的同晶ZSM-5复合分子筛及其制备方法公开了一种复合材料制备方法。该专利包括以下步骤：第一步，将硅源A、ZSM-5分子筛、氢氧化钠和水的混合物进行晶化；第二步，将硅源B和铝源加入到第一步的混合物中，继续晶化，洗涤、干燥、焙烧晶化产物，制得ZSM-5复合分子筛。
[0006]CN103506118A，一种制备介孔二氧化硅/碱式硅酸铜核壳复合材料的方法公开了一种复合材料制备方法。该专利包括以下步骤：(1)将二氧化硅球放入去离子水中，超声分散形成白色乳液；(2)然后将一定量含铜化合物和少量氨水加入到去离子水中形成混合溶液；(3)将两份溶液混合，搅拌一定时间，将搅拌均匀的乳液放入水浴中，在室温～95℃之间，机械搅拌0～30h，在空气中冷却至室温，离心、洗涤并干燥后得到介孔二氧化硅/碱式硅酸铜核壳复合材料。
[0007]虽然现有技术公开大量核壳结构材料的制备方法，但是由于不同材料的特殊性，合成出的核壳材料还不够完美，壳层包覆的不均匀，壳层不稳定易脱落，有些制备方法比较复杂成本较高。

技术实现思路

[0008]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种氧化钛-氧化硅复合材料及其合成方法。本专利技术提供的氧化钛-氧化硅复合材料具有核壳结构特征，制备方法简单易行制备方法简单易行，解决了目前常规方法得到的核壳材料结构不完美，壳层包覆不均匀和壳层不稳定易脱落等问题，尤其是壳层厚度不容易控制的问题。
[0009]本专利技术第一方面提供了一种氧化钛-氧化硅复合材料，核心是氧化钛颗粒，粒度范
围在0.5～5μm；壳层为氧化硅，壳层厚度为10～260nm；比表面积为50～120 m2/g。
[0010]本专利技术制备的氧化硅-沸石复合材料的孔结构参数采用N2吸附-脱附表征，总比表面积按BET公式计算，材料的形态及壳层厚度等采用透射电子显微镜表征。
[0011]本专利技术第二方面还提供了一种上述氧化钛-氧化硅复合材料的合成方法。
[0012]一种氧化钛-氧化硅复合材料的合成方法，包括以下内容：（a）将氧化钛、十八烷基三氯硅烷、溶剂搅拌混合，之后干燥；（b）步骤（1）的产物与醇类、硅源混合，先在醇类环境中处理，再于含有醇类和碱类的水蒸气环境中处理；（c）步骤（b）的物料经过净化、干燥、热处理即得到所述氧化钛-氧化硅复合材料。
[0013]进一步的，所述的溶剂为苯、甲苯、乙苯中的一种或几种。
[0014]进一步的，所述的氧化钛、十八烷基三氯硅烷、溶剂的质量比为1：0.2～1.7：5～12 ，优选1：0.3～1.5：6～11。
[0015]本专利技术的氧化钛-氧化硅复合材料的制备方法中，所述搅拌应在一定温度条件下进行，如温度为20～60℃，优选为30～50℃；搅拌时间为1～5h，优选2～4h。干燥是指在100～140℃条件下处理5～15h。
[0016]进一步的，所述的硅源为正硅酸甲酯、正硅酸乙酯或正硅酸丙酯，优选正硅酸乙酯。
[0017]进一步的，步骤（b）所述第一个醇类为甲醇、乙醇、丙醇、丁醇中的一种，优选乙醇。所述醇类的用量采用等体积饱和浸渍法确定。
[0018]进一步的，步骤（b）中氧化钛、硅源的质量比为1：0.0004～0.006，优选1：0.0005～0.005。
[0019]进一步的，所述的含有醇类和碱类的水蒸气中，醇类为甲醇、乙醇、丙醇、丁醇中的至少一种，优选乙醇。碱类为有机碱，包括四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵、二乙胺、三乙胺中的至少一种。
[0020]进一步的，步骤（b）所述的醇类蒸汽环境中的处理温度是20～60℃，优选30～50℃，时间为1～6h，优选2～5h。氧化钛与醇类的质量比为1：80～120 ，优选1：90～110。
[0021]进一步的，步骤（b）所述含有醇类和碱类的水蒸气环境中处理的温度为15～80℃，优选20～70℃，时间为10～55h，优选15～60h。其中，氧化钛、碱类、醇类、水的质量比为1：5~20：80～120：100，优选1：8~16：90～110：100。
[0022]进一步的，步骤（c）所述的净化和干燥为化学行业中熟知的常规操作。净化通常包括分离和洗涤过程。分离可以是过滤方法，洗涤指用去离子水或蒸馏水洗涤。净化过程通常包括多次分离和洗涤操作，一般为1～10次。所述干燥的条件一般包括：在100～140℃下干燥5～15h。
[0023]进一步的，步骤（c）所述的热处理是在100 ℃～200℃范围恒温处理2～5h，然后升温到250～400℃范围恒温处理2～5h。所述热处理最好在氧气中进行，氧气流量一般为500~2000 mL/min。
[0024]本专利技术方法中，氧化钛是制备氧化钛-氧化硅复合材料的关键条件，氧化钛需要满足一定条件才能制备出合格的氧化钛-氧化硅复合材料。本专利技术中，步骤（a）中所述氧化钛的粒度范围为0.5～5 μm。可以根据需要选择本领域的常规方法制备所需粒度的氧化钛。
[0025]本专利技术方法中，推荐采用以下方法制备满足条件的氧化钛颗粒。所述方法包括：先将尿素、添加剂与水混合，搅拌均匀后加入钛源，搅拌处理一定时间；接在放入反应釜中恒温处理；接着分离、洗涤和干燥后得到氧化钛。
[0026]进一步的，所述的钛源为硫酸钛、硝酸钛、氯化钛中的至少一种。所述的添加剂为十六烷基三甲基溴化铵、聚乙二醇中的至少一种。
[0027]进一步的，所述的尿素、添加剂、水和钛源的质量比为0.1～1：0.5～3：10～80：1，优选0.2～0.8：0.6～2.5：15～70：1。
[0028]进一步的，所述的搅拌处理时间为0.1～2h，优选0.2～1.8h。
[0029]进一步的，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氧化钛-氧化硅复合材料，其特征在于，核心是氧化钛颗粒，粒度范围在0.5～5 μm；壳层为氧化硅，壳层厚度为10～260nm；比表面积为50～120 m2/g。2.权利要求1所述氧化钛-氧化硅复合材料的合成方法，包括以下内容：（a）将氧化钛、十八烷基三氯硅烷、溶剂搅拌混合，之后干燥；（b）步骤（1）的产物与醇类、硅源混合，先在醇类环境中处理，再于含有醇类和碱类的水蒸气环境中处理；（c）步骤（b）的物料经过净化、干燥、热处理即得到所述氧化钛-氧化硅复合材料。3.根据权利要求2所述的合成方法，其特征在于，所述的溶剂为苯、甲苯、乙苯中的一种或几种。4.根据权利要求2所述的合成方法，其特征在于，步骤（a）中所述的氧化钛、十八烷基三氯硅烷、溶剂的质量比为1：0.2～1.7：5～12。5.根据权利要求2所述的合成方法，其特征在于，步骤（a）搅拌的温度为20～60℃，搅拌时间为1～5h；所述的干燥是指在100～140℃条件下处理5～15h。6.根据权利要求2所述的合成方法，其特征在于，所述的硅源为正硅酸甲酯、正硅酸乙酯或正硅酸丙酯。7.根据权利要求2所述的合成方法，其特征在于，步骤（b）所述的醇类为甲醇、乙醇、丙醇、丁醇中的一种。8.根据权利要求2所述的合成方法，其特征在于，步骤（b）中氧化钛、硅源的质量比为1：0.0004～0.006，优选1：0.0005～0.005。9.根据权利要求2所述的合成方法，其特征在于，所述的碱类为有机碱，有机碱包括四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵、二乙胺、三乙胺中的至少一种。10.根据权利要求2所述的合成方法，其特征在于，步骤（b...

【专利技术属性】
技术研发人员：高长秋，范峰，凌凤香，王少军，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司大连石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：