CN104211113A - 一种稳定型大比表面积的二氧化钛制作方法 - Google Patents

一种稳定型大比表面积的二氧化钛制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种稳定型大比表面积的二氧化钛制作方法，它包括以下步骤：（1）、二氧化钛前驱物的制备；（2）、抗破碎剂的制备；（3）、二氧化钛的制备：向二氧化钛前驱物中滴加硫酸调节体系的PH为5，将二氧化钛前驱物和抗破碎剂转移到水热反应釜中，冷却到室温后将产物过滤出来；本发明的有益效果是采用水热法制备二氧化钛，避免了传统方法中氢氧化物转化为氧化物过程中粒子团聚的现象，增大二氧化钛的比表面积；在制作过程中添加抗破碎剂，可以使二氧化钛分子间的结合力增强，在不影响二氧化钛的理化性质的同时起到维持二氧化钛稳定性的作用，使二氧化钛兼具大比表面积和抗破碎性；分散剂使得二氧化钛分散性得到提高，不容易团聚。

Description

一种稳定型大比表面积的二氧化钛制作方法
技术领域
本发明涉及脱销钛白粉制作领域，尤其涉及一种稳定型大比表面积的二氧化钛制作方法。
背景技术
大比表面积二氧化钛因具有性质稳定、难溶、成本低廉等优点,近年来被广泛应用于催化剂、半导体、传感材料、电子陶瓷等领域,尤其在催化剂的研制方面,TiO2作为一种新型功能材料,用其作载体的催化剂具有活性高、选择性好、抗中毒性强、低温活性好、表面酸性可调及高温可还原性等优点,虽然目前各方面的研究都还不够成熟,但其所显示的巨大应用潜力不容忽视,许多学者认为,TiO2将成为继SiO2,Al2O3之后的第三代催化剂载体。中国钛资源丰富,探索制备高比表面积TiO2有着十分重要的现实意义。
现有的水热法制备纳米二氧化钛有两种方法，其一是在盛有0.5g表面活性剂十二胺的烧杯中加入20ml二次蒸馏水, 在磁力搅拌下使之充分溶解(可以适当加热), 然后加入氨水调节pH值至10。迅速加入钛酸丁酯溶液(Ti(OC4H9)4，使Ti4+的浓度为0.25mol/L，M=340.36), 搅拌30min,生成胶状沉淀。将杯中沉淀物放入水热反应器(内衬聚四氟乙烯的不锈钢高压锅)内,置于烘箱中,120℃加热4h,取出水热反应器自然冷却至室温。取出生成物,分别用二次蒸馏水和无水乙醇洗涤, 洗至中性。在80℃下干燥,得到二氧化钛纳米晶体；其二是称取5g钛酸四丁酯（CH3CH2O)4Ti）加入到装有1.0ml二乙醇胺的干燥的小烧杯中（100ml或50ml），加20ml无水乙醇，搅拌使钛酸四丁酯溶解后，继续搅拌1h，形成无色透明溶胶。将溶胶转移到水热反应器(内衬聚四氟乙烯的不锈钢高压锅)内，置于烘箱中，180℃加热4h，取出水热反应器自然冷却至室温。取出生成物，分别用二次蒸馏水和无水乙醇洗涤，洗至中性。在80℃下干燥，得到二氧化钛纳米晶体。
这两种方法生产的催化剂用二氧化钛比表面积大部分都集中在80~100之间，由于比表面积较小，不能满足板式催化剂的性能要求。
中国发明专利公开号CN103058276A公开了一种“溶剂热法制备球形二氧化钛光催化剂的方法及其应用”，中国发明专利公开号CN101318126公开了一种“高结晶度、大比表面积纳米二氧化钛光催化剂的制备方法”，这两种方法都可以得到较大表面积的纳米二氧化钛，但比表面积越大，抗破碎能力就越差，在作为板式催化剂使用时效果就大打折扣。
发明内容
本发明要解决的技术问题是现有的二氧化钛制作方法得到的产品大比表面积较小满足不了生产需求，或是较大的比表面积但是抗破碎能力差，使用中不稳定，为此提供一种稳定型大比表面积的二氧化钛制作方法。
本发明的技术方案是：一种稳定型大比表面积的二氧化钛制作方法，它包括以下步骤：（1）、二氧化钛前驱物的制备：取工业级的硫酸钛，在75-85℃搅拌条件下缓慢滴加氢氧化钠溶液，制得氢氧化钛悬浮物，再向其中加入少量的十二烷基苯磺酸钠做为表面活性剂，搅拌1-3h制得二氧化钛前驱物；（2）、抗破碎剂的制备：将Al2O3、MnO2、木质纤维、硅藻土和滑石粉按重量份（5-7）:（3-6）(10-14):(15-20):(20-30)混合均匀，在5-10MPa、100-130°的环境下加乙醇搅拌，在室温下冷却得到粉末状混合物，将该粉末状混合物用超声波破碎成平均粒径为1-3um的抗破碎剂；（3）、二氧化钛的制备：向二氧化钛前驱物中滴加硫酸调节体系的PH为5，将二氧化钛前驱物和抗破碎剂转移到水热反应釜中，在130-160℃下反应2-5h，冷却到室温后将产物过滤出来，用去离子水洗涤3次，然后再用乙醇洗涤1次，将产物在100-110℃干燥2h；
上述方案的改进是所述步骤（3）中向水热反应釜中添加分散剂，所述分散剂包括质量比为0.7%-1.6%的消泡剂和质量比为1.4%-2.6%的流平剂。
本发明的有益效果是采用水热法制备二氧化钛，避免了传统方法中氢氧化物转化为氧化物过程中粒子团聚的现象，增大二氧化钛的比表面积；在制作过程中添加抗破碎剂，可以使二氧化钛分子间的结合力增强，在不影响二氧化钛的理化性质的同时起到维持二氧化钛稳定性的作用，使二氧化钛兼具大比表面积和抗破碎性；分散剂使得二氧化钛分散性得到提高，不容易团聚。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例1：（1）、二氧化钛前驱物的制备：取20ml工业级的硫酸钛，在75℃搅拌条件下缓慢滴加氢氧化钠溶液，制得氢氧化钛悬浮物，再向其中加入5ml的十二烷基苯磺酸钠做为表面活性剂，搅拌1h制得二氧化钛前驱物；（2）、抗破碎剂的制备：将Al2O3、MnO2、木质纤维、硅藻土和滑石粉按重量份5:3 10:15:20混合均匀，在5MPa、100°的环境下加乙醇搅拌，在室温下冷却得到粉末状混合物，将该粉末状混合物用超声波破碎成平均粒径为1um的抗破碎剂；（3）、二氧化钛的制备：向二氧化钛前驱物中滴加硫酸调节体系的PH为5，将二氧化钛前驱物和抗破碎剂转移到水热反应釜中，在130℃下反应2h，冷却到室温后将产物过滤出来，用去离子水洗涤3次，然后再用乙醇洗涤1次，将产物在100℃干燥2h；
实施例2：（1）、二氧化钛前驱物的制备：取30ml工业级的硫酸钛，在85℃搅拌条件下缓慢滴加氢氧化钠溶液，制得氢氧化钛悬浮物，再向其中加入3ml的十二烷基苯磺酸钠做为表面活性剂，搅拌3h制得二氧化钛前驱物；（2）、抗破碎剂的制备：将Al2O3、MnO2、木质纤维、硅藻土和滑石粉按重量份7:6 14:20:30混合均匀，在10MPa、130°的环境下加乙醇搅拌，在室温下冷却得到粉末状混合物，将该粉末状混合物用超声波破碎成平均粒径为3um的抗破碎剂；（3）、二氧化钛的制备：向二氧化钛前驱物中滴加硫酸调节体系的PH为5，将二氧化钛前驱物和抗破碎剂转移到水热反应釜中，在160℃下反应5h，冷却到室温后将产物过滤出来，用去离子水洗涤3次，然后再用乙醇洗涤1次，将产物在110℃干燥2h；
实施例3：（1）、二氧化钛前驱物的制备：取:40ml工业级的硫酸钛，在80℃搅拌条件下缓慢滴加氢氧化钠溶液，制得氢氧化钛悬浮物，再向其中加入2ml的十二烷基苯磺酸钠做为表面活性剂，搅拌2h制得二氧化钛前驱物；（2）、抗破碎剂的制备：将Al2O3、MnO2、木质纤维、硅藻土和滑石粉按重量份6:4 12:18:25混合均匀，在7MPa、120°的环境下加乙醇搅拌，在室温下冷却得到粉末状混合物，将该粉末状混合物用超声波破碎成平均粒径为2um的抗破碎剂；（3）、二氧化钛的制备：向二氧化钛前驱物中滴加硫酸调节体系的PH为5，将二氧化钛前驱物和抗破碎剂转移到水热反应釜中，在150℃下反应4h，冷却到室温后将产物过滤出来，用去离子水洗涤3次，然后再用乙醇洗涤1次，将产物在105℃干燥2h；
本发明所制得的二氧化钛分子间的范德华力较高，分子结合的较稳定，不易破碎，与常规方法制得的二氧化钛物理性质比较如下表:
样品 制法 比表面积（㎡/g） 平均晶粒尺寸（nm） 范德华力（kJ/mol）
二氧化钛 常规水热法 110 12 5.2
二氧化钛 常规湿化学法 100 16 5.3
二氧化钛 常规硫酸法 90 14 5.5
二氧化钛 实施例1 130 5.6 8.8
二氧化钛 实施例2 135 6.2 9.2
二氧化钛 实施例3 125 5.3 9.4
为了让制得的二氧化钛稳定性更好，避免二次团聚，可以在所述步骤（3）中向水热反应釜中添加分散剂，所述分散剂包括质量比为0.7%-1.6%的消泡剂和质量比为1.4%-2.6%的流平剂。

Claims (2)

1.一种稳定型大比表面积的二氧化钛制作方法，其特征是它包括以下步骤：（1）、二氧化钛前驱物的制备：取工业级的硫酸钛，在75-85℃搅拌条件下缓慢滴加氢氧化钠溶液，制得氢氧化钛悬浮物，再向其中加入少量的十二烷基苯磺酸钠做为表面活性剂，搅拌1-3h制得二氧化钛前驱物；（2）、抗破碎剂的制备：将Al2O3、MnO2、木质纤维、硅藻土和滑石粉按重量份（5-7）:（3-6）(10-14):(15-20):(20-30)混合均匀，在5-10MPa、100-130°的环境下加乙醇搅拌，在室温下冷却得到粉末状混合物，将该粉末状混合物用超声波破碎成平均粒径为1-3um的抗破碎剂；（3）、二氧化钛的制备：向二氧化钛前驱物中滴加硫酸调节体系的PH为5，将二氧化钛前驱物和抗破碎剂转移到水热反应釜中，在130-160℃下反应2-5h，冷却到室温后将产物过滤出来，用去离子水洗涤3次，然后再用乙醇洗涤1次，将产物在100-110℃干燥2h。
2.如权利要求1所述的一种稳定型大比表面积的二氧化钛制作方法，其特征是所述步骤（3）中向水热反应釜中添加分散剂，所述分散剂包括质量比为0.7%-1.6%的消泡剂和质量比为1.4%-2.6%的流平剂。
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