一种stober法制备花状分级多孔纳米二氧化钛的方法技术

本发明专利技术公开了一种stober法制备花状分级多孔纳米二氧化钛的方法，其以酚醛树脂和钛酸四丁酯为原料制得一种花状分级多孔纳米二氧化钛材料。该方法简单、通用且可控，该方法的简便性体现在可先通过室温stober法，然后通过过氧化氢氧化法除去酚醛树脂制备分级多孔花状纳米二氧化钛材料；整个制备过程仅需4 h且仅通过简单水含量就可调控其尺寸和孔径；反应条件温和无需进行高温煅烧，只需在低温条件下进行干燥即可得到成品，所得产品分布均匀，无团聚。该方法拓展花状结构纳米材料制备方法的同时还解决纳米二氧化钛光催化活性低等问题。时还解决纳米二氧化钛光催化活性低等问题。时还解决纳米二氧化钛光催化活性低等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种stober法制备花状分级多孔纳米二氧化钛的方法


[0001]本专利技术属于材料制备
，具体涉及一种利用stober法制备花状分级多孔纳米二氧化钛的方法。

技术介绍

[0002]基于纳米二氧化钛具有优异的耐温性、抗老化性等，而且由于其特殊的光催化活性，在通过吸收紫外光能量后具有较强的抗菌杀菌能力，因此在涂料、化妆品和医学等领域具有广泛的应用。然而，受纳米尺寸效应及介孔结构影响，目前纳米二氧化钛存在光催化活性低、容易团聚等缺点使其应用受限。花状结构纳米材料具有三维中心径向纳米通道和分级纳米孔，与常规结构相比，具有独特的结构特征和更大的孔体积、更开放的孔通道、更容易接近的内部空间等。因为这些特点，花状结构被广泛用于催化、药物递送、分子吸附等领域。基于花状结构的特点，可将花状结构引入纳米二氧化钛解决上述纳米二氧化钛存在的问题。
[0003]然而，目前所建立的花状分级多孔纳米材料的制备方法，例如两相法、和水溶液合成法，都可通过制备过程的条件参数调控材料的尺寸孔径，但均需大量的表面活性剂和较高的反应温度（>200 ℃）。为了推动花状分级多孔纳米材料的快速发展，其制备方法同时也要兼具简便性以及通用性，目前制备时间均在20
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36 h，无法兼具简便性和通用性。
[0004]本专利技术发展了一种简单、通用且可控的分级多孔花状二氧化钛纳米粒子方法，以酚醛树脂、和钛酸四丁酯为原料制得一种花状分级多孔纳米二氧化钛材料。该方法简单、通用且可控，该方法的简便性体现在可先通过室温stober法，然后通过过氧化氢氧化法除去酚醛树脂制备分级多孔花状纳米二氧化钛材料；制备过程仅需4 h且仅通过简单水含量就可调控其尺寸和孔径；并且不需要进行高温煅烧，只需要在低温条件下进行干燥即可得到成品，所得产品分布均匀，无团聚。该方法拓展花状结构纳米材料制备方法的同时还解决上述纳米二氧化钛光催化活性低等问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种利用stober法制备花状分级多孔纳米二氧化钛的方法。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种花状分级多孔纳米二氧化钛纳米材料的制备方法，包括以下步骤：（1）将水、乙醇和氨水（28wt%）按体积比10.00:30.00:1.50混合，再加入1.80 g酚醛树脂、0.30 mL钛酸四丁酯，室温下以600 rpm搅拌2 h，然后9000 rpm离心1 min以除去上清液获得沉淀物。
[0007]（2）所得沉淀物用蒸馏水洗涤后，将沉淀物与20 mL 30 wt. %过氧化氢溶液混合，于水热反应釜中140 ℃反应2 h以除去酚醛树脂，然后将产物以9000 rpm离心1 min以除去上清液，所得沉淀物用蒸馏水洗涤后，将产物60 ℃干燥得花状分级多孔纳米二氧化钛材
料。
[0008]本专利技术制备得到的花状分级多孔纳米二氧化钛材料的比表面积为631.71 m2/g、孔容为1.11 cm3/g、孔径分布为1.48 nm
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117.23 nm。
[0009]本专利技术的显著优点在于：本专利技术提供了一种利用stober法制备花状分级多孔纳米杂化二氧化钛材料的方法。该方法可先通过室温stober法，然后通过过氧化氢氧化法除去酚醛树脂制备分级多孔花状纳米二氧化钛材料；制备过程仅需4 h且仅通过简单水含量就可调控其尺寸和孔径；并且不需要进行高温煅烧，只需要在低温条件下进行干燥即可得到成品，所得产品分布均匀，无团聚。
附图说明
[0010]图1为实施例1制备的花状分级多孔纳米二氧化钛材料的扫描电镜图；图2为实施例1制备的花状分级多孔纳米二氧化钛材料的透射电镜图及相应元素分析能谱图；图3为实施例1制备的花状分级多孔纳米二氧化钛材料的孔径分布图；图4为实施例2制备的花状分级多孔纳米二氧化钛材料的扫描电镜图；图5为实施例3韭菜样品中有机磷的气相色谱
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质谱/质谱分析谱图。
具体实施方式
[0011]为了使本专利技术所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本专利技术所述的技术方案做进一步的说明，但是本专利技术不仅限于此。
[0012]实施例1花状分级多孔纳米二氧化钛材料的制备（1）将水、乙醇和氨水（28 wt. %）按体积比10.00:30.00:1.50混合，再加入1.80 g酚醛树脂和0.30 mL钛酸四丁酯，室温下以600 rpm搅拌2 h，然后9000 rpm离心1 min以除去上清液获得沉淀物。
[0013]（2）所得沉淀物用蒸馏水洗涤后，将沉淀物与20 mL 30 wt. %过氧化氢溶液混合，于水热反应釜中140 ℃反应2 h以除去酚醛树脂，然后将产物以9000 rpm离心1 min以除去上清液，所得沉淀物用蒸馏水洗涤后，将产物60 ℃干燥得花状分级多孔纳米二氧化钛材料。
[0014]从图1、图2可看出花状分级多孔结构纳米二氧化钛的成功制备，图3的比表面积测试数据可看出该材料为分级多孔结构，具备从1.48 nm的微孔到117.23 nm的大孔结构。
[0015]实施例2花状分级多孔纳米二氧化钛材料的尺寸可控制备（1）将水、乙醇和氨水（28 wt. %）分别按体积比5.00:35.00:1.50、10.00:30.00:1.50、15.00:25.00:1.50、20.00:20.00:1.50混合，再分别加入1.80 g酚醛树脂和0.30 mL钛酸四丁酯，室温下以600 rpm搅拌2 h，然后9000 rpm离心1 min以除去上清液获得沉淀物。
[0016]（2）所得沉淀物用蒸馏水洗涤后，将沉淀物与20 mL 30 wt. %过氧化氢溶液混合，于水热反应釜中140 ℃反应2 h以除去酚醛树脂，然后将产物以9000 rpm离心1 min以除去上清液，所得沉淀物用蒸馏水洗涤后，将产物60 ℃干燥得花状分级多孔纳米二氧化钛材
料。
[0017]从图4可看出水含量为5.00 mL时，材料为350 nm的球，水含量进一步增加至10 mL时，粒径反而减小至270 nm，进一步增加至15 mL和20 mL时，粒径分别减少至200和150 nm，因此在一定范围内增加水含量可以增大速率导致成核聚集度增长较快，从而增加粒径，而当超过这个范围则水解缩合速率变慢从而减小粒径，因此可通过水含量控制材料尺寸粒径大小。
[0018]实施例3花状分级多孔纳米二氧化钛材料的固相微萃取应用（1）因二氧化钛与带负电荷的磷酸基团之间可逆的路易斯酸碱相互作用，可以实现有机磷农药的特定选择。因此将10.0 mL韭菜样品加入15 mL棕色玻璃瓶中。在提取韭菜样品中的有机磷之前，向样品中加入4.00 μL醋酸。将制备好的花状TiO2纤维通过直接浸入法插入瓶中。然后将瓶浸入带有温度和搅拌速度控制单元的水浴设备中。提取温度和搅拌速度分别设定为30 ℃和600 rpm/min。10 min后，将纤维抽出并迅速插入260 ℃的GC进样口，脱附5 min以进行后续质量分析。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种stober法制备花状分级多孔纳米二氧化钛的方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）将水、乙醇和氨水按体积比混合，再加入酚醛树脂和钛酸四丁酯，搅拌2 h，然后9000 rpm离心1 min以除去上清液获得沉淀物；（2）所得沉淀物用蒸馏水洗涤后，将沉淀物与30 wt. %过氧化氢溶液混合，于水热反应釜中反应2 h以除去酚醛树脂，然后将产物以9000 rpm离心1 min以除去上清液，所得沉淀物用蒸馏水洗涤后，将产物60 ℃干燥得花状分级多孔纳米二氧化钛材料。2. 根据权利要求 1 所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中水、乙醇和氨水体积比为10.00:30.00:1.50，所用氨水浓度为28 wt. %。3.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：张兰，许金花，丁青青，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：