CN101475214B - 一种掺铁掺氮纳米二氧化钛粉体的制备方法 - Google Patents
一种掺铁掺氮纳米二氧化钛粉体的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101475214B CN101475214B CN2009100024908A CN200910002490A CN101475214B CN 101475214 B CN101475214 B CN 101475214B CN 2009100024908 A CN2009100024908 A CN 2009100024908A CN 200910002490 A CN200910002490 A CN 200910002490A CN 101475214 B CN101475214 B CN 101475214B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- iron
- doped
- titanium dioxide
- water
- dioxide powder
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000000843 powder Substances 0.000 title claims abstract description 69
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);titanium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Ti+4] SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 46
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 89
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 76
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 50
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 44
- XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J titanium tetrachloride Chemical compound Cl[Ti](Cl)(Cl)Cl XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims abstract description 42
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 31
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 claims abstract description 22
- 230000032683 aging Effects 0.000 claims abstract description 16
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 15
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 50
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 19
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 12
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K iron trichloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 12
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonia chloride Chemical compound [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 9
- BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N ammonium sulfate Chemical compound N.N.OS(O)(=O)=O BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052921 ammonium sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 235000011130 ammonium sulphate Nutrition 0.000 claims description 7
- 235000019270 ammonium chloride Nutrition 0.000 claims description 5
- 238000010992 reflux Methods 0.000 claims description 5
- RUTXIHLAWFEWGM-UHFFFAOYSA-H iron(3+) sulfate Chemical compound [Fe+3].[Fe+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O RUTXIHLAWFEWGM-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims description 3
- 229910000360 iron(III) sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 3
- 230000029087 digestion Effects 0.000 claims description 2
- AWADHHRPTLLUKK-UHFFFAOYSA-N diazanium sulfuric acid sulfate Chemical compound [NH4+].[NH4+].OS(O)(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O AWADHHRPTLLUKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 24
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 abstract description 20
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 abstract description 13
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 abstract description 11
- 238000001354 calcination Methods 0.000 abstract description 10
- 150000002829 nitrogen Chemical class 0.000 abstract description 6
- 238000000053 physical method Methods 0.000 abstract description 5
- 150000002505 iron Chemical class 0.000 abstract description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 abstract description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 abstract description 2
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 abstract description 2
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 abstract description 2
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 abstract description 2
- 238000010790 dilution Methods 0.000 abstract 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 abstract 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 abstract 1
- 239000005457 ice water Substances 0.000 description 25
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 23
- 241000237502 Ostreidae Species 0.000 description 17
- 235000020636 oyster Nutrition 0.000 description 17
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 10
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 10
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 10
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 10
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 10
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 10
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 8
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 8
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 5
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 5
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 4
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 235000003891 ferrous sulphate Nutrition 0.000 description 2
- 239000011790 ferrous sulphate Substances 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L iron(2+) sulfate (anhydrous) Chemical compound [Fe+2].[O-]S([O-])(=O)=O BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910000359 iron(II) sulfate Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 2
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 2
- VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N Fe3+ Chemical class [Fe+3] VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000010748 Photoabsorption Effects 0.000 description 1
- 229910003077 Ti−O Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004847 absorption spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 239000011858 nanopowder Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Cosmetics (AREA)
Abstract
本发明公开了一种掺铁掺氮纳米二氧化钛粉体的制备方法，该制备方法为：将四氯化钛原料配制成水溶胶，水溶胶经过老化后加水稀释并掺入水溶性铁盐，再加温使溶胶水解并产生沉淀，将沉淀物过滤，用水冲洗后干燥，得到掺铁纳米二氧化钛粉体，然后将氮盐与掺铁纳米二氧化钛粉体混合后进行球磨，将球磨后的粉体煅烧，冷却后即得掺铁掺氮纳米二氧化钛粉体。本发明所述制备方法，采用化学方法与物理方法相结合，一方面可使铁均匀的进入到二氧化钛的晶格结构中，另一方面可使氮均匀分布于纳米颗粒表面层，尤其是非晶化层内。制得的掺铁掺氮纳米二氧化钛粉体，一方面可提高二氧化钛的光催化效率，另一方面可拓展其光响应波长，从而大幅度提高光催化性能。
Description
(一)技术领域
本发明涉及一种纳米二氧化钛粉体的改性方法，具体来说是一种掺铁掺氮纳米二氧化钛粉体的制备方法。
(二)背景技术
纳米二氧化钛具有良好的光催化性能，在光催化过程中的吸收波段主要为紫外光，而太阳光中紫外光所占的比重较小，这在一定程度上影响了纳米二氧化钛的光催化性能，也制约了纳米二氧化钛在日常生活中的应用。为改变这一现状，提高纳米二氧化钛在太阳光下的光催化效率，使其走向实际应用，对纳米二氧化钛进行改性，并使在光催化过程中的吸收波段由紫外光扩大到可见光，拓展其光吸收波段，提高其光催化性能，改性是必然之路。这方面国内外专家学者也开展了大量的研究工作，也发表了不少这方面的学术论文。
现有的改性方法多以物理方法或化学方法为主，而将两种方法有机结合起来的方法很少见。其中，化学方法改性多在制备纳米二氧化钛粉体的过程中，经化学方法改性之后，二氧化钛具有一定程度的晶格畸变，这是导致其性能发生改变的主要原因之一；而物理方法改性，多在二氧化钛粉体制备出来以后，原料多为经过煅烧或热处理的纳米二氧化钛粉体或P25。由于纳米二氧化钛经过煅烧后，其结晶程度增加，致使改性过程中铁和氮仅能进入到纳米二氧化钛颗粒的表面，即纳米颗粒表面的非晶态层内，而很难进入到纳米二氧化钛颗粒的内部。虽然提高掺杂过程的煅烧温度有利于铁和氮等杂质掺入到纳米颗粒的内部，但煅烧温度升过高又会导致纳米二氧化钛的颗粒长大，从而影响粉体的纳米效应，进而影响改性后二氧化钛粉体对光的吸收，以及其光催化性能。上述问题给纳米二氧化钛改性，尤其是物理改性带来了一定的困难，也在很大程度上制约了改性后纳米二氧化钛的性能。
(三)发明内容
本发明针对上述问题，提出了一种新的掺铁掺氮纳米二氧化钛粉体的制备方法，将纳米二氧化钛粉体的制备与改性相结合，在改性过程中将物理方法与化学方法结合，在不提高粉体煅烧温度的前提下使铁和氮两种杂质能够均匀的掺入到二氧化钛颗粒的内部，并大幅度提高二氧化钛的光催化效率。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：将四氯化钛原料配制成水溶胶，水溶胶经过老化后加水稀释并掺入铁，再加温使溶胶水解并产生沉淀，将沉淀物过滤，用水冲洗后干燥，得到掺铁纳米二氧化钛粉体，然后将氮盐与掺铁纳米二氧化钛粉体混合后进行球磨，将球磨后的粉体煅烧，冷却后即得掺铁掺氮纳米二氧化钛粉体。
具体的，一种掺铁掺氮纳米二氧化钛的制备方法，包括如下步骤：
(A)按四氯化钛与纯水以1∶1～4的体积比，在0～40℃下将四氯化钛滴加到纯水中，充分搅拌配制成四氯化钛水溶胶；
(B)将步骤(A)制得的四氯化钛水溶胶放置老化；
(C)控制温度在0～40℃，往老化后的四氯化钛水溶胶中加入纯水和水溶性铁盐，充分搅拌制得无色透明溶液；所述纯水的加入量为老化后的四氯化钛水溶胶体积的1～4倍，所加入的水溶性铁盐含有的铁与四氯化钛水溶胶中所含的钛的物质的量比为1∶20～200；
(D)将步骤(C)得到的无色透明溶液的温度调至40～60℃搅拌0.5～3小时；
(E)搅拌下将体系温度上升到65～100℃，保温并搅拌回流0.5～4小时，产生沉淀，将得到沉淀物过滤、水洗、干燥即得掺铁纳米二氧化钛粉体；
(F)在室温条件下，往步骤(E)制得的掺铁纳米二氧化钛粉体中掺入氮盐，并充分球磨；所掺入氮盐中含有的氮与掺铁纳米二氧化钛粉体中所含的钛的物质的量比为1∶4～12；
(G)将球磨后的粉体在400～1200℃条件下煅烧0.5～4小时，冷却后即得掺铁掺氮纳米二氧化钛粉体。
下面对上述各步骤的实施进行具体说明。
所述步骤(A)中，四氯化钛与纯水的体积比优选为1∶1.5～2.5，搅拌温度优选为0～20℃。更优选：四氯化钛与纯水的体积比为1∶2，搅拌温度为0～5℃。
所述步骤(B)中，老化时间在2小时至15天均可，优选2～60小时，进一步优选为8～60小时，更优选为12～48小时。
所述步骤(C)中，水溶性铁盐一般可选择氯化铁、硫酸铁或硫酸亚铁。一般先将水溶性铁盐溶解在纯水中得到铁盐溶液，然后再将铁盐溶液滴加到老化后的水溶胶中，充分搅拌得无色透明溶液。当然将可溶性铁盐和纯水分别加入也可。
步骤(C)中，优选控制纯水和水溶性铁盐的加入温度在0～20℃，更优选在0～5℃。纯水的加入量优选为老化后的水溶胶体积的1.5～2.5倍，所加入的水溶性铁盐含有的铁与四氯化钛水溶胶中所含的钛的物质的量比优选为1∶80～140。更优选：纯水的加入量为老化后的水溶胶体积的2倍，所加入的水溶性铁盐含有的铁与四氯化钛水溶胶中所含的钛的物质的量比为1∶100。
所述步骤(D)中，优选调整溶液温度至50～60℃搅拌1.5～2.5小时，更优选调整溶液温度调至60℃搅拌2小时。
所述步骤(E)中，优选搅拌下将体系温度上升到90～100℃，保温并搅拌回流1～3小时，沉淀。最优选：搅拌下将体系温度上升到95℃，保温并搅拌回流2小时，沉淀。
所述步骤(F)中的氮盐可选择氯化铵或硫酸铵。所掺入氮盐中含有的氮与掺铁纳米二氧化钛粉体中所含的钛的物质的量比优选为1∶6～10，更优选1∶8。球磨时间一般在0.5～4小时，球磨速度每分钟300～900转；优选球磨时间为1.5～3小时，球磨机的转速每分钟400～800转。更优选球磨时间为2小时，球磨机的转速每分钟500～600转。
所述步骤(G)中，球磨后的粉体优选在500～1000℃煅烧1～3小时，更优选在600℃煅烧2小时。
本发明所述的掺铁掺氮纳米二氧化钛粉体的制备方法，其技术优势主要体现在：
(1)二次掺杂过程只需要一次煅烧，一方面节约能源，另一方面可避免多次煅烧导致纳米粉体颗粒长大，更好的利用纳米颗粒的比表面效用；
(2)采用化学方法与物理方法相结合，一方面可使铁均匀的进入到二氧化钛的晶格结构中，另一方面可使氮均匀分布于纳米颗粒表面层，尤其是非晶化层内。
(3)掺Fe3+可很好地将二氧化钛所产生的光生电子和空穴分离，提高光催化效率；掺N后，由于N与O在离子半径、电负性等方面的差异，导致二氧化钛内的Ti-O、O-O和N-O键长与正常的上述键长相比发生了变化，导致二氧化钛的禁带宽度减小，光的响应波长也随之拓展。因此掺铁掺氮后，一方面可提高二氧化钛的光催化效率，另一方面可拓展其光响应波长，从而大幅度提高光催化性能。
(四)附图说明
图1是制备本发明所述掺铁掺氮纳米二氧化钛粉体的工艺流程图。
图2是实施例5制得掺铁掺氮二氧化钛纳米粉体的X射线(XRD)图。
图3是掺铁掺氮二氧化钛纳米粉体的紫外吸收光谱分析结果，其中sample1、2、3、4和5分别对应实施例1、2、3、4和5制得的掺铁掺氮二氧化钛纳米粉体。
(五)具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围并不限于此。
实施例1
(1)将一个容量为1000mL三口瓶固定于冰水浴内，取纯水(H2O)300mL装入三口瓶中；在三口瓶的中间口上安装冷凝管，利用自来水冷凝；在三口瓶的一个口上安装接点式温度计，以监测并控制反应体系的温度；取TiCl4300mL装入干燥的恒压分液漏斗内，将恒压分液漏斗安装在三口瓶的另一个侧口上；在磁力搅拌和冰水浴冷却的条件下，打开恒压分液漏斗的开关，将四氯化钛溶液缓慢滴入纯水中，通过控制滴加速度和冰水浴的温度使整个滴加混合过程的温度控制在40℃左右；随着四氯化钛的加入，体系的颜色逐渐发生变化，由无色透明转变成为浅黄绿色，体系的粘度也逐渐增加，并由溶液转变成为胶体状，待四氯化钛滴加完毕之后，再持续搅拌0.5小时，此时混合体系为浅黄绿色溶胶，将其冷却到室温后放置老化2小时；
(2)将四氯化钛水溶胶放置2小时后，取200mL上述溶胶装入800mL的三口瓶内，将三口瓶固定于水浴箱内；在三口瓶的中间口上安装冷凝管，利用自来水冷凝；在三口瓶的一个口上安装接点式温度计，以监测并控制反应体系的温度；按铁与钛的物质的量比为1∶20取硫酸铁，并将氯化铁在室温下溶于200mL H2O中，并将上述溶液装入干燥的恒压分液漏斗内，将恒压分液漏斗安装在三口瓶的另一个侧口上；在磁力搅拌和冰水浴冷却的条件下，打开恒压分液漏斗的开关，将水缓慢滴入纯水中，通过控制滴加速度和冰水浴的温度使整个滴加混合过程的温度控制在40℃左右；随着纯水的加入混合体系由浅黄绿色逐渐转变成无色透明，滴加完毕之后再持续搅拌3小时；
(3)将体系的温度上升到65℃，并将体系温度稳定在65℃，持续搅拌，随着保温与搅拌时间的延长，产生大量沉淀物，保温并搅拌4小时后将沉淀物过滤，用纯水冲洗，然后干燥即得掺铁纳米二氧化钛粉体；
(5)取一定量的掺铁纳米二氧化钛粉体，并按氮与钛的物质的量比为1∶4取适量氯化铵，混合后装入球磨机内球磨0.5小时，并将球磨机的转速设置在每分钟300～400转；
(6)将球磨后的粉体放置于马弗炉内，升温到400℃，保温4小时，冷却后即得掺铁掺氮的纳米二氧化钛粉体。
实施例2
(1)将一个容量为1000mL三口瓶固定于冰水浴内，取纯水(H2O)400mL装入三口瓶中；在三口瓶的中间口上安装冷凝管，利用自来水冷凝；在三口瓶的一个口上安装接点式温度计，以监测并控制反应体系的温度；取TiCl4 150mL装入干燥的恒压分液漏斗内，将恒压分液漏斗安装在三口瓶的另一个侧口上；在磁力搅拌和冰水浴冷却的条件下，打开恒压分液漏斗的开关，将四氯化钛溶液缓慢滴入纯水中，通过控制滴加速度和冰水浴的温度使整个滴加混合过程的温度控制在10℃左右；随着四氯化钛的加入，体系的颜色逐渐发生变化，由无色透明转变成为浅黄绿色，体系的粘度也逐渐增加，并由溶液转变成为胶体状，待四氯化钛滴加完毕之后，再持续搅拌2小时，此时混合体系为浅黄绿色溶胶，将其冷却到室温后放置老化20小时；
(2)将四氯化钛水溶胶放置20小时后，取150mL上述溶胶装入1000mL的三口瓶内，将三口瓶固定于水浴箱内；在三口瓶的中间口上安装冷凝管，利用自来水冷凝；在三口瓶的一个口上安装接点式温度计，以监测并控制反应体系的温度；按铁与钛的摩尔质量比为1∶150取硫酸亚铁，并将氯化铁在室温下溶于400mL H2O中，并将上述溶液装入干燥的恒压分液漏斗内，将恒压分液漏斗安装在三口瓶的另一个侧口上；在磁力搅拌和冰水浴冷却的条件下，打开恒压分液漏斗的开关，将水缓慢滴入纯水中，通过控制滴加速度和冰水浴的温度使整个滴加混合过程的温度控制在25℃左右；随着纯水的加入混合体系由浅黄绿色逐渐转变成无色透明，滴加完毕之后再持续搅拌1.5小时；
(3)将体系缓慢升温到45℃，并稳定在45℃，持续搅拌1.5小时，此时体系的颜色为无色透明；在搅拌的同时将体系温度升高到60℃，稳定在60℃，并再持续搅拌1.5小时，此时体系的颜色仍为无色透明；
(4)将体系的温度上升到90℃，并将体系温度稳定在90℃，并持续搅拌，随着保温与搅拌时间的延长，产生大量沉淀物，保温并搅拌1.5小时后将沉淀物过滤，用纯水冲洗，然后干燥即得掺铁纳米二氧化钛粉体；
(5)取一定量的掺铁纳米二氧化钛粉体，并按氮与钛的物质的量比为1∶10取适量硫酸铵，混合后装入球磨机内球磨1小时，并将球磨机的转速设置在每分钟700～800转；
(6)将球磨后的粉体放置于马弗炉内，升温到700℃，保温1.5小时，冷却后即得掺铁掺氮的纳米二氧化钛粉体。
实施例3
(1)将一个容量为100mL三口瓶固定于冰水浴内，取纯水(H2O)400mL装入三口瓶中；在三口瓶的中间口上安装冷凝管，利用自来水冷凝；在三口瓶的一个口上安装接点式温度计，以监测并控制反应体系的温度；取TiCl4 100mL装入干燥的恒压分液漏斗内，将恒压分液漏斗安装在三口瓶的另一个侧口上；在磁力搅拌和冰水浴冷却的条件下，打开恒压分液漏斗的开关，将四氯化钛溶液缓慢滴入纯水中，通过控制滴加速度和冰水浴的温度使整个滴加混合过程的温度控制在0℃左右；随着四氯化钛的加入，体系的颜色逐渐发生变化，由无色透明转变成为浅黄绿色，体系的粘度也逐渐增加，并由溶液转变成为胶体状，待四氯化钛滴加完毕之后，再持续搅拌4小时，此时混合体系为浅黄绿色溶胶，将其冷却到室温后放置老化60小时；
(2)将四氯化钛水溶胶放置60小时后，取100mL上述溶胶装入1000mL的三口瓶内，将三口瓶固定于水浴箱内；在三口瓶的中间口上安装冷凝管，利用自来水冷凝；在三口瓶的一个口上安装接点式温度计，以监测并控制反应体系的温度；按铁与钛的摩尔质量比为1∶200取氯化铁，并将氯化铁在室温下溶于400mL H2O中，并将上述溶液装入干燥的恒压分液漏斗内，将恒压分液漏斗安装在三口瓶的另一个侧口上；在磁力搅拌和冰水浴冷却的条件下，打开恒压分液漏斗的开关，将水缓慢滴入纯水中，通过控制滴加速度和冰水浴的温度使整个滴加混合过程的温度控制在0℃左右；随着纯水的加入混合体系由浅黄绿色逐渐转变成无色透明，滴加完毕之后再持续搅拌0.5小时；
(3)将体系缓慢升温到50℃，并稳定在50℃，持续搅拌1小时，此时体系的颜色为无色透明；在搅拌的同时将体系温度升高到60℃，稳定在60℃，并再持续搅拌0.5小时，此时体系的颜色仍为无色透明；
(4)将体系的温度上升到100℃，并将体系温度稳定在100℃，并持续搅拌，随着保温与搅拌时间的延长，产生大量沉淀物，保温并搅拌0.5小时后将沉淀物过滤，用纯水冲洗，然后干燥即得掺铁纳米二氧化钛粉体；
(5)取一定量的掺铁纳米二氧化钛粉体，并按氮与钛的物质的量比为1∶12取适量硫酸铵，混合后装入球磨机内球磨4小时，并将球磨机的转速设置在每分钟800～900转；
(6)将球磨后的粉体放置于马弗炉内，升温到1200℃，保温0.5小时，冷却后即得掺铁掺氮的纳米二氧化钛粉体。
实施例4
(1)将一个容量为800mL三口瓶固定于冰水浴内，取纯水(H2O)400mL装入三口瓶中；在三口瓶的中间口上安装冷凝管，利用自来水冷凝；在三口瓶的一个口上安装接点式温度计，以监测并控制反应体系的温度；取TiCl4 200mL装入干燥的恒压分液漏斗内，将恒压分液漏斗安装在三口瓶的另一个侧口上；在磁力搅拌和冰水浴冷却的条件下，打开恒压分液漏斗的开关，将四氯化钛溶液缓慢滴入纯水中，通过控制滴加速度和冰水浴的温度使整个滴加混合过程的温度控制在20℃左右；随着四氯化钛的加入，体系的颜色逐渐发生变化，由无色透明转变成为浅黄绿色，体系的粘度也逐渐增加，并由溶液转变成为胶体状，待四氯化钛滴加完毕之后，再持续搅拌3小时，此时混合体系为浅黄绿色溶胶，将其冷却到室温后放置老化48小时；
(2)将四氯化钛水溶胶放置48小时后，取200mL上述溶胶装入800mL的三口瓶内，将三口瓶固定于水浴箱内；在三口瓶的中间口上安装冷凝管，利用自来水冷凝；在三口瓶的一个口上安装接点式温度计，以监测并控制反应体系的温度；按铁与钛的摩尔质量比为1∶100取氯化铁，并将氯化铁在室温下溶于400mL H2O中，并将上述溶液装入干燥的恒压分液漏斗内，将恒压分液漏斗安装在三口瓶的另一个侧口上；在磁力搅拌和冰水浴冷却的条件下，打开恒压分液漏斗的开关，将水缓慢滴入纯水中，通过控制滴加速度和冰水浴的温度使整个滴加混合过程的温度控制在40℃左右；随着纯水的加入混合体系由浅黄绿色逐渐转变成无色透明，滴加完毕之后再持续搅拌60分钟；
(3)将体系缓慢升温到35℃，并稳定在35℃，持续搅拌1.5小时，此时体系的颜色为无色透明；在搅拌的同时将体系温度升高到50℃，稳定在50℃，并再持续搅拌2小时，此时体系的颜色仍为无色透明；
(4)将体系的温度上升到90℃，随着温度的上升，体系由无色透明的溶液很快转变成为带紫红色色调的乳白色混浊液，将体系温度稳定在90℃，并持续搅拌，随着保温与搅拌时间的延长，产生大量沉淀物，保温并搅拌3小时后将沉淀物过滤，用纯水冲洗，然后干燥即得纳米掺铁二氧化钛粉体；
(5)取一定量的掺铁纳米二氧化钛粉体，并按氮与钛的摩尔质量比为1∶12取适量硫酸铵，混合后装入球磨机内球磨2小时，并将球磨机的转速设置在每分钟700～800转。
(6)将球磨后的粉体放置于马弗炉内，升温到600℃，保温2小时，冷却后即得掺铁掺氮纳米二氧化钛粉体。
实施例5
(1)将一个容量为500mL三口瓶固定于冰水浴内，取纯水(H2O)200mL装入三口瓶中；在三口瓶的中间口上安装冷凝管，利用自来水冷凝；在三口瓶的一个口上安装接点式温度计，以监测并控制反应体系的温度；取TiCl4 100mL装入干燥的恒压分液漏斗内，将恒压分液漏斗安装在三口瓶的另一个侧口上；在磁力搅拌和冰水浴冷却的条件下，打开恒压分液漏斗的开关，将四氯化钛溶液缓慢滴入纯水中，通过控制滴加速度和冰水浴的温度使整个滴加混合过程的温度控制在20℃左右；随着四氯化钛的加入，体系的颜色逐渐发生变化，由无色透明转变成为浅黄绿色，体系的粘度也逐渐增加，并由溶液转变成为胶体状，待四氯化钛滴加完毕之后，再持续搅拌2小时，此时混合体系为浅黄绿色溶胶，将其冷却到室温后放置老化12小时；
(2)将四氯化钛水溶胶放置12小时后，取100mL上述溶胶装入500mL的三口瓶内，将三口瓶固定于水浴箱内；在三口瓶的中间口上安装冷凝管，利用自来水冷凝；在三口瓶的一个口上安装接点式温度计，以监测并控制反应体系的温度；按铁与钛的摩尔质量比为1∶120取氯化铁，并将氯化铁在室温下溶于200mL H2O中，并将上述溶液装入干燥的恒压分液漏斗内，将恒压分液漏斗安装在三口瓶的另一个侧口上；在磁力搅拌和冰水浴冷却的条件下，打开恒压分液漏斗的开关，将水缓慢滴入纯水中，通过控制滴加速度和冰水浴的温度使整个滴加混合过程的温度控制在30℃左右；随着纯水的加入混合体系由浅黄绿色逐渐转变成无色透明，滴加完毕之后再持续搅拌30分钟；
(3)将体系缓慢升温到40℃，并稳定在40℃，持续搅拌1小时，此时体系的颜色为无色透明；在搅拌的同时将体系温度升高到60℃，稳定在60℃，并再持续搅拌1小时，此时体系的颜色仍为无色透明；
(4)将体系的温度上升到95℃，随着温度的上升，体系由无色透明的溶液很快转变成为带紫红色色调的乳白色混浊液，将体系温度稳定在95℃，并持续搅拌，随着保温与搅拌时间的延长，产生大量沉淀物，保温并搅拌2小时后将沉淀物过滤，用纯水冲洗，然后干燥即得掺铁纳米二氧化钛粉体；
(5)取一定量的掺铁纳米二氧化钛粉体，并按氮与钛的物质的量比为1∶10取适量硫酸铵，混合后装入球磨机内球磨3小时，并将球磨机的转速设置在每分钟500～600转；
(6)将球磨后的粉体放置于马弗炉内，升温到600℃，保温2小时，冷却后即得掺铁掺氮的纳米二氧化钛粉体。
Claims (8)
1.一种掺铁掺氮纳米二氧化钛粉体的制备方法，其特征在于所述制备方法包括如下步骤：
(A)按四氯化钛与纯水以1∶1～4的体积比，在0～40℃下将四氯化钛滴加到纯水中，充分搅拌配制成四氯化钛水溶胶；
(B)将步骤(A)制得的四氯化钛水溶胶放置老化；
(C)控制温度在0～40℃，往老化后的四氯化钛水溶胶中加入纯水和水溶性铁盐，充分搅拌制得无色透明溶液；所述纯水的加入量为老化后的四氯化钛水溶胶体积的1～4倍，所加入的水溶性铁盐含有的铁与四氯化钛水溶胶中所含的钛的物质的量比为1∶20～200；
(D)将步骤(C)得到的无色透明溶液的温度调至40～60℃搅拌0.5～3小时；
(E)搅拌下将体系温度上升到65～100℃，保温并搅拌回流0.5～4小时，产生沉淀，将得到沉淀物过滤、水洗、干燥即得掺铁纳米二氧化钛粉体；
(F)在室温条件下，往步骤(E)制得的掺铁纳米二氧化钛粉体中掺入氯化铵或硫酸铵，并充分球磨；所掺入氯化铵或硫酸铵中含有的氮与掺铁纳米二氧化钛粉体中所含的钛的物质的量比为1∶4～12；
(G)将球磨后的粉体在500～1000℃煅烧1～3小时，冷却后即得掺铁掺氮纳米二氧化钛粉体。
2.如权利要求1所述的掺铁掺氮纳米二氧化钛粉体的制备方法，其特征在于所述步骤(A)中四氯化钛与纯水的体积比为1∶1.5～2.5，搅拌温度为0～20℃。
3.如权利要求1所述的掺铁掺氮纳米二氧化钛粉体的制备方法，其特征在于所述步骤(B)中的老化时间为2～60小时。
4.如权利要求1所述的掺铁掺氮纳米二氧化钛粉体的制备方法，其特征在于所述步骤(C)中的水溶性铁盐为氯化铁或硫酸铁。
5.如权利要求1所述的掺铁掺氮纳米二氧化钛粉体的制备方法，其特征在于所述步骤(C)中，控制纯水和水溶性铁盐的加入温度在0～20℃，纯水的加入量为老化后的水溶胶体积的1.5～2.5倍，所加入的水溶性铁盐含有的铁与四氯化钛水溶胶中所含的钛的物质的量比为1∶80～140。
6.如权利要求1所述的掺铁掺氮纳米二氧化钛粉体的制备方法，其特征在于所述步骤(D)中，调整溶液温度至50～60℃搅拌1.5～2.5小时。
7.如权利要求1所述的掺铁掺氮纳米二氧化钛粉体的制备方法，其特征在于所述步骤(E)中，搅拌下将体系温度上升到90～100℃，保温并搅拌回流1～3小时。
8.如权利要求1所述的掺铁掺氮纳米二氧化钛粉体的制备方法，其特征在于所述步骤(F)中，所掺入氯化铵或硫酸铵中含有的氮与掺铁二氧化钛粉体中所含的钛的物质的量比为1∶6～10，球磨时间为1.5～3小时。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2009100024908A CN101475214B (zh) | 2008-10-21 | 2009-01-23 | 一种掺铁掺氮纳米二氧化钛粉体的制备方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN200810121885 | 2008-10-21 | ||
| CN200810121885.5 | 2008-10-21 | ||
| CN2009100024908A CN101475214B (zh) | 2008-10-21 | 2009-01-23 | 一种掺铁掺氮纳米二氧化钛粉体的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101475214A CN101475214A (zh) | 2009-07-08 |
| CN101475214B true CN101475214B (zh) | 2011-05-25 |
Family
ID=40836005
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2009100024908A Expired - Fee Related CN101475214B (zh) | 2008-10-21 | 2009-01-23 | 一种掺铁掺氮纳米二氧化钛粉体的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101475214B (zh) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101947450B (zh) * | 2010-08-30 | 2012-12-12 | 浙江工业大学 | 一种纳米二氧化钛包覆铁黄复合材料及其制备方法 |
| CN102350352B (zh) * | 2011-07-15 | 2013-06-19 | 浙江工业大学 | 一种掺铁TiO2纳米管的制备方法 |
| CN103112889B (zh) * | 2013-02-22 | 2015-09-16 | 郭俊怀 | 胶凝法生产纳米二氧化钛的方法 |
| CN104107706A (zh) * | 2014-07-15 | 2014-10-22 | 西安交通大学 | 一种氮-铁共掺杂的纳米二氧化钛光催化剂的制备方法 |
| CN104525232B (zh) * | 2014-11-20 | 2017-02-01 | 岭南师范学院 | 一种铁元素与两种非金属元素共掺杂改性锐钛矿型纳米二氧化钛粉体的制备方法 |
-
2009
- 2009-01-23 CN CN2009100024908A patent/CN101475214B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101475214A (zh) | 2009-07-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Dippong et al. | Investigation of thermal, structural, morphological and photocatalytic properties of CuxCo1-xFe2O4 (0≤ x≤ 1) nanoparticles embedded in SiO2 matrix | |
| US9061919B2 (en) | Magnesium oxide powder having excellent dispersibility and method for producing the same | |
| Chen et al. | Synthesis and photocatalytic activity of Na+ co-doped CaTiO3: Eu3+ photocatalysts for methylene blue degradation | |
| JP7021795B2 (ja) | 粒形が制御可能な酸化インジウム球形粉体の調製方法 | |
| CN101475214B (zh) | 一种掺铁掺氮纳米二氧化钛粉体的制备方法 | |
| CN101962808B (zh) | 一种高效节能钛酸钾晶须的制备方法 | |
| KR20080078864A (ko) | 금속 산화물 나노 입자의 제조 방법, 및 그 방법으로제조된 나노 입자 및 조제물 | |
| CN101319381B (zh) | 低温条件制备高定向生长的纳米片状Bi2Fe4O9 | |
| Shen et al. | Synthesis and photocatalytic performance of ZnO with flower-like structure from zinc oxide ore | |
| CN108745378A (zh) | 一种LaFeO3/ZnIn2S4复合光催化剂的制备方法 | |
| CN107760063B (zh) | 一种1:1型硅酸盐矿物掺杂的铋黄杂化颜料及其制备方法 | |
| CN103880080A (zh) | 水热辅助均匀沉淀法制备二氧化钒粉体的方法 | |
| CN102030348B (zh) | 一种连续化制备氢氧化镁阻燃剂设备和方法 | |
| CN108339562B (zh) | 一种铁离子掺杂的氮化碳纳米管的制备方法及所得产品 | |
| Zhang et al. | Effect of sulfate ions on the crystallization and photocatalytic activity of TiO2/diatomite composite photocatalyst | |
| Fang et al. | Rapid microwave-assisted sol-gel synthesis and exceptional visible light photocatalytic activities of Bi12TiO20 | |
| CN105727922B (zh) | 一种Li掺杂SrTiO3十八面体纳米颗粒的制备方法及产物 | |
| CN105016382A (zh) | 一种纯金红石型二氧化钛纳米棒的制备方法 | |
| CN111057399A (zh) | 一种荧光和颜色可调的稀土掺杂黏土矿物基铋黄杂化颜料的制备方法 | |
| CN105347310B (zh) | 一种制备高纯度钙基水滑石的方法 | |
| CN101700903A (zh) | 一种纳米氧化锌的制备方法 | |
| CN108545773B (zh) | 一种纳米二氧化钛/三氧化钨复合材料粉末的制备方法 | |
| CN110697776B (zh) | 一种球状纳米三氧化二铬的制备方法 | |
| CN102963925B (zh) | 一种以锌钛类水滑石为前躯体制备纳米正钛酸锌尖晶石的方法 | |
| CN1277749C (zh) | 一种金红石相二氧化钛纳米粉体的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20110525 Termination date: 20180123 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |