CN102718256B - 粒径可调的二氧化钛微球的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种粒径可调的二氧化钛微球的制备方法，配置的KCl水溶液，然后滴加到无水乙醇中，向上述无水乙醇溶液中滴加不同浓度的钛酸四丁酯，然后静置，离心分离出沉淀，将沉淀清洗烘干后放入盛有氨水、水和乙醇溶液的水热釜，经过保温和煅烧后得到不同粒径的TiO2微球。本发明提供的粒径可调的TiO2微球的制备方法，制备工艺简单易操作，重复性好，需要设备简单成本比较低；仅通过单一调整加入钛酸四丁酯的含量即可得到粒径在200-1000nm间大小可控的微球；用氨水、乙醇和水混合溶液处理之后表面粗糙度和表面积增加，这有效提升了该类微球在染料敏化电池和光催化领域的使用价值。
Description
技术领域
本发明涉及TiO2微球的制备技术领域，具体涉及一种粒径可调的TiO2微球的制备方法。
背景技术
TiO2是一种重要的无机材料，具有许多独特的物化性能，在功能陶瓷、光催化、太阳能电池和气体传感器等领域有广泛的应用。TiO2一般以板钛矿，锐钛矿，金红石型三种形式存在，其中以锐钛矿型和金红石型应用最为广泛。TiO2颗粒的可以分为球状，棒状，针线状等，其中TiO2的微球由于具备低的滑动摩擦系数，具备优越的扩展性，相对表面积高等优点引起了国内外研究者的广泛关注。TiO2微球的制备方法有很多，其中以水热法，醇盐水解法，溶胶-凝胶法，微乳液法等最为常见。水热法和醇盐水解法虽然简便易行，能耗低，但是制备微球的粒径很难控制，分散性也比较差；微乳液法尽管能制备粒径可控并且分散性好的微球，但是成本，能耗偏高；溶胶-凝胶法制备微球粒径分散性好，但微球的粒径很难控制。
国内外研究者围绕制备TiO2微球和应用展开了大量的研究，并取得了一定的成效。吕幼军等（参见吕幼军, 石可瑜等. 高等学校化学学报,2006,27 ( 2 ) : 346- 348．）用钛酸四丁酯配制TiO2溶胶，将溶胶与苯酚混合后加入到正庚烷分散介质中，再滴加甲醛水溶液，通过反相悬浮聚合和溶胶-凝胶过程制备了聚合物与 TiO2 的复合微球对复合微球进行焙烧处理使聚合物分解， 从而得到由纳米晶粒组成的多孔微球 该方法合成的纳米晶粒二氧化钛多孔微球，具有微球粒径较大、易于回收和重复使用等优点，同时其降解活性艳蓝的活性也提高了2 倍。Caruso 等（参见Caruso F, Caruso R A, Chen Mater, 1999,11( 11) : 3309- 3314.）利用静电自组装技术在亚微米级的 PS 球外交替组装了聚电解质和带荧光的纳米颗粒 Cd，制备出三维光学体，此过程研究结果发现球壳的厚度由吸附纳米粒子的层数决定，通过反复沉积提纯即可得到核壳较厚的核壳粒子。任黎雯等（参见任黎雯,杨良准等,化学研究，Vol.19, No.3 Sep. 2008）以非离子型表面活性剂 TO8为模板剂，应用溶胶凝胶-表面活性剂法成功制备了平均粒径为 800 nm的单分散 TiO2介孔微球。尽管研究者分别用不同的方法制备出了不同形貌的TiO2微球，但大多数制备方法中用到了有机模板（PS球、TO8等）和环境非友好溶剂，一方面增加了制备工艺成本，另一方面对不利于保护环境。此外通过调整制备工艺中的一个参数来调控微球粒径的方法尤为鲜见。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种粒径大小可调的微球的制备方法，该方法仅控制一个制备参数很靠地实现了TiO2微球粒径在200-1000nm的调控，其该工艺简单、成本低、可重复性好。
本发明的目的是这样实现的：一种粒径可调的二氧化钛微球的制备方法，：配置0.1M的KCl水溶液，然后滴加到无水乙醇中，使KCl浓度为4×10-5M，向上述无水乙醇溶液中滴加0.0588－0.2353M的钛酸四丁酯，然后静置，离心分离出沉淀，将沉淀清洗烘干后放入盛有氨水、水和乙醇溶液的水热釜，经过保温和煅烧后得到不同粒径的TiO2微球。
所述的氨水、水和乙醇的体积比为0.05：1：2。
所述的钛酸四丁酯的浓度为0.0588 -0.0882M。
所述的钛酸四丁酯的浓度为0.0882 -0.1176M。
所述的钛酸四丁酯的浓度为0.1176 -0.2353M。
本发明提供的粒径可调的TiO2微球的制备方法，制备工艺简单易操作，重复性好，需要设备简单成本比较低；仅通过单一调整加入钛酸四丁酯的含量即可得到粒径在200-1000nm间大小可控的微球；用氨水、乙醇和水混合溶液处理之后表面粗糙度和表面积增加，这有效提升了该类微球在染料敏化电池和光催化领域的使用价值。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1粒径为300-400nm的二氧化钛微球形貌。
图2粒径为600-900nm的二氧化钛微球形貌。
图3粒径为900nm-1000nm的二氧化钛微球形貌。
具体实施方式
实例1 粒径为200-400nm的二氧化钛微球制备。
配置0.1M的KCl水溶液，然后滴加到无水乙醇中，使KCl浓度为4×10-5M，向上述无水乙醇溶液中滴加钛酸四丁酯，其中钛酸四丁酯的浓度为0.0588 -0.0882M，静置96小时，离心得到底部沉淀。将沉淀清洗烘干后放入盛有氨水、水和乙醇溶液的水热釜中，氨水、水和乙醇的体积比为0.05：1：2，于160℃保温16小时，再在500℃煅烧2小时二氧化钛微球。如图1，在扫描电镜下观察该条件下制备的二氧化钛微球粒径在200-400nm。
实例2粒径为600-800nm的二氧化钛微球制备：
配置0.1M的KCl水溶液，然后滴加到无水乙醇中，使KCl浓度为4×10-5M，向上述无水乙醇溶液中滴加钛酸四丁酯，其中钛酸四丁酯的浓度为0.0882 -0.1176M，静置96小时，离心得到底部沉淀。沉淀清洗烘干后放入盛有氨水、水和乙醇溶液的水热釜中，氨水、水和乙醇的体积比为0.05：1：2，于160℃保温16小时，再在500℃煅烧2小时二氧化钛微球。如图2，在扫描电镜下观察该条件下制备的二氧化钛微球粒径在600-800nm。
实例3粒径为800nm-1000nm的二氧化钛微球制备
配置0.1M的KCl水溶液，然后滴加到无水乙醇中，使KCl浓度为4×10-5M，向上述无水乙醇溶液中滴加钛酸四丁酯，其中钛酸四丁酯的浓度为0.1176 -0.2353M，静置96小时，离心得到底部沉淀。清洗烘干后放入盛有氨水、水和乙醇溶液的水热釜中，氨水、水和乙醇的体积比为0.05：1：2，于160℃保温16小时，再在500℃煅烧2小时二氧化钛微球。如图3，在扫描电镜下观察该条件下制备的二氧化钛微球粒径在800nm-1000nm。
Claims (4)
1.一种粒径可调的二氧化钛微球的制备方法，其特征在于：配置0.1M的KCl水溶液，然后滴加到无水乙醇中，使KCl浓度为4×10-5M，向上述无水乙醇溶液中滴加0.0588－0.2353M的钛酸四丁酯，然后静置，离心分离出沉淀，将沉淀清洗烘干后放入盛有氨水、水和乙醇溶液的水热釜；所述的氨水、水和乙醇的体积比为0.05：1：2；经过160℃保温16小时，再在500℃煅烧2小时后得到不同粒径的TiO2微球。
2.根据权利要求1所述的粒径可调的二氧化钛微球的制备方法，其特征在于：所述的钛酸四丁酯的浓度为0.0588 -0.0882M。
3.根据权利要求1所述的粒径可调的二氧化钛微球的制备方法，其特征在于：所述的钛酸四丁酯的浓度为0.0882 -0.1176M。
4.根据权利要求1所述的粒径可调的二氧化钛微球的制备方法，其特征在于：所述的钛酸四丁酯的浓度为0.1176 -0.2353M。
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