一种原位热解Ti-MOF制备的环保性高耐候钛白粉及制备方法技术

本申请提供了一种原位热解Ti

【技术实现步骤摘要】
一种原位热解Ti
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MOF制备的环保性高耐候钛白粉及制备方法


[0001]本专利技术属于钛白粉制备
，具体涉及了一种原位热解Ti
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MOF制备的环保性高耐候钛白粉及制备方法。

技术介绍

[0002]随着生活水平的不断提升，人们对生活环境要求也越来越高，尤其是室内甲醛的去除。目前，环境中甲醛的去除有活性炭吸附法，但此法并不能分解甲醛，且存在着吸附饱和及二次污染的问题；甲醛去除还有臭氧氧化法，利用臭氧的强氧化性，与甲醛分子发生反应，将甲醛降解为对人体无害的H2O和CO2，但臭氧本身也是一个空气污染物，在降解甲醛的同时又引入了新的污染物；甲醛去除还有光催化法，使用半导体材料(如：二氧化钛)在光照条件下将甲醛分子分解。
[0003]钛白粉的催化技术作为绿色化学的一个代表被广泛研究，是一种环保、高效、节能的技术。但是，目前钛白粉存在以下缺点：1、比表面积较低，不利于甲醛分子的吸附和降解；2、在紫外光的照射下，钛白粉在应用体系中加速老化、变灰、变暗，降低体系的储存稳定性，失去原有高白度、高亮度的优势。
[0004]专利CN202111676252.2公开了一种高光催化活性钛白粉的制备方法，该专利采用原位聚合方法，在二氧化钛基材表面沉积了磷掺杂MOF层，该专利虽然可以一定程度上提高钛白粉的光催化活性，但是存在以下缺点：1、其采用原位聚合方法，得到的膜层存在致密性低、均匀性差的问题，催化活性有待进一步提高；2、包膜过程中使用的过渡金属可溶盐为有色金属，影响成品的色相；3、磷包覆层虽然能够一定程度改善钛白粉的耐候性，但是耐候效果较差，不如二氧化硅包覆层；4、二氧化钛基材采用锐钛型二氧化钛，白度不如金红石型二氧化钛。
[0005]因此有必要研发一种新的用于环保性高耐候钛白粉及制备方法，以解决上述技术问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的就在于为解决现有技术的不足而提供一种原位热解Ti
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MOF制备的环保性高耐候钛白粉及制备方法。
[0007]本专利技术的目的是以下述技术方案实现的：
[0008]一种原位热解Ti
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MOF制备的环保性高耐候钛白粉，由内至外，依次包括位于内核的二氧化钛基材以及位于所述二氧化钛基材表面的二氧化硅膜层和二氧化钛膜层，所述二氧化硅膜层和二氧化钛膜层由原位热解位于所述二氧化钛基材表面的硅烷偶联剂和Ti
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MOF膜层而得到，所述硅烷偶联剂和Ti
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MOF膜层由二氧化钛基材依次与具有氨基基团的硅烷偶联剂、与具有羧基的有机配体与钛源反应形成。
[0009]所述硅烷偶联剂为3
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氨丙基三乙氧基硅烷。
[0010]所述有机配体为苯甲酸类化合物。
[0011]所述有机配体为选自均苯三甲酸、对苯二甲酸、邻苯二甲酸中的一种或两种以上组合。
[0012]所述硅烷偶联剂的用量以SiO2计为所述二氧化钛基材中TiO2质量的2～5％，所述有机配体的用量为所述二氧化钛基材中TiO2质量的2～5％，所述钛源的用量以TiO2计为所述二氧化钛基材中TiO2质量的5～10％。
[0013]如上所述的原位热解Ti
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MOF制备环保性高耐候钛白粉的制备方法，包括以下步骤：
[0014]S1.取钛白料浆，加入具有氨基基团的硅烷偶联剂，均化；
[0015]S2.然后加入具有羧基的有机配体和钛源，反应使氨基和羧基缩合，得到硅烷偶联剂和Ti
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MOF包覆的二氧化钛；
[0016]S3.经固液分离，取沉淀于高温煅烧，使硅烷偶联剂和Ti
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MOF层分解，得到二氧化硅、二氧化钛膜层包覆的环保性高耐候钛白粉。
[0017]优选的，步骤S1所述钛白料浆pH为6.5～8.5，温度为55～85℃，所述均化时间为120～180min。
[0018]优选的，步骤S2首先加入所述有机配体，加入时间为20～40min，然后均化15～20min；再加入钛源，钛源加入时间为30～60min，并调节料浆温度为80～90℃，调节pH为6.5～7.5，然后均化30～60min。
[0019]优选的步骤S3所述煅烧温度为200～250℃。
[0020]优选的，步骤S3所述固液分离后，首先取沉淀洗涤，干燥后再进行煅烧；所述洗涤首先采用酒精淋洗3次以上，然后采用水淋洗3次以上，所述干燥温度为60～80℃，时间为1～2h，所述煅烧时间为2～3h。
[0021]本申请提供的环保性高耐候钛白粉，通过原位热解形成二氧化硅和二氧化钛膜层，对于甲醛的清除和吸附率强，而且具有良好的白度和亮度，耐候性能良好。同时制备方法简单易操作。
附图说明
[0022]图1是本申请包膜的反应原理图；
[0023]图2是实施例和对比例得到的钛白粉对甲醛的清除率对比图；
[0024]图3是实施例和对比例得到的钛白粉红外光谱图。
具体实施方式
[0025]本申请提供的原位热解Ti
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MOF制备的环保性高耐候钛白粉，由内至外，依次包括位于内核的二氧化钛基材以及位于二氧化钛基材表面的二氧化硅膜层和二氧化钛膜层，二氧化硅膜层和二氧化钛膜层由原位热解位于二氧化钛基材表面的硅烷偶联剂和Ti
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MOF膜层而得到，硅烷偶联剂和Ti
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MOF膜层通过二氧化钛基材首先与具有氨基基团的硅烷偶联剂反应，然后与具有羧基的有机配体与钛源反应形成。
[0026]本申请的钛白粉表面依次包覆有二氧化硅膜层和二氧化钛膜层，该复合膜层首先由二氧化钛基材与具有氨基基团的硅烷偶联剂反应、然后与具有羧基的有机配体与钛源反应形成Ti
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MOF膜层，然后再通过原位热解得到。二氧化钛基材首先经过硅烷偶联剂处理，硅
烷偶联剂与二氧化钛基材发生羟基缩合反应，形成Ti
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O
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Si键，接枝包覆于二氧化钛基材表面，且引入氨基基团，然后与有机配体与钛源反应，硅烷偶联剂中的氨基基团和有机配体中的羧基可进行脱水缩合反应，与二氧化钛基材紧密结合，同时，有机配体以钛金属为连接点，形成具有三维孔网络结构的Ti
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MOF膜层，然后经原位热解，有机物挥发，形成位于内侧的连续且致密的二氧化硅膜层和位于外侧的具有高孔隙率、大比表面积的二氧化钛膜层。反应式如图1所示。
[0027]内侧的二氧化硅膜层连续致密，可良好的堵塞光活化点，屏蔽因紫外光造成的光催化作用而引起内核二氧化钛的价态变化，保证制品白度和亮度不变，提高了钛白粉的耐候性。外侧的二氧化钛膜层具有较多的晶格缺陷、较大的比表面积，有利于甲醛的降解和吸附。
[0028]因此，本专利技术提供的环保性高耐候钛白粉，首先经过具有氨基的硅烷偶联剂处理，然后再引入有机配体和钛源，通过原位热解形成二氧化硅和二氧化钛膜层，与现有技术中的直接通过原位沉积方法引入MO本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种原位热解Ti
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MOF制备的环保性高耐候钛白粉，其特征在于，由内至外，依次包括位于内核的二氧化钛基材以及位于所述二氧化钛基材表面的二氧化硅膜层和二氧化钛膜层，所述二氧化硅膜层和二氧化钛膜层由原位热解位于所述二氧化钛基材表面的硅烷偶联剂和Ti
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MOF膜层而得到，所述硅烷偶联剂和Ti
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MOF膜层由二氧化钛基材依次与具有氨基基团的硅烷偶联剂、与具有羧基的有机配体与钛源反应形成。2.如权利要求1所述的原位热解Ti
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MOF制备的环保性高耐候钛白粉，其特征在于，所述硅烷偶联剂为3
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氨丙基三乙氧基硅烷。3.如权利要求1所述的原位热解Ti
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MOF制备的环保性高耐候钛白粉，其特征在于，所述有机配体为苯甲酸类化合物。4.如权利要求3所述的原位热解Ti
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MOF制备的环保性高耐候钛白粉，其特征在于，所述有机配体为选自均苯三甲酸、对苯二甲酸、邻苯二甲酸中的一种或两种以上组合。5.如权利要求1～4任一项所述的原位热解Ti
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MOF制备的环保性高耐候钛白粉，其特征在于，所述硅烷偶联剂的用量以SiO2计为所述二氧化钛基材中TiO2质量的2～5％，所述有机配体的用量为所述二氧化钛基材中TiO2质量的2～5％，所述钛源的用量以TiO2计为所述二氧化钛基材中TiO2质量的5～10％。6.如权利要求1～5任一项所述的原位热解Ti
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MOF制备环保性高耐候钛白...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晨琦，张玉荣，齐满富，王永珊，冯亚阳，周文静，王莉萍，曹青喜，李瑞瑞，赵姗姗，宋运萍，杨德江，王欢欢，郭永阳，许菲菲，侯节，康帅，贾晓波，
申请(专利权)人：龙佰集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：