CN106745225A - 纳米级TiO2中空球的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及功能材料技术领域，具体涉及一种纳米级TiO2中空球的制备方法。纳米级TiO2中空球的制备方法，包括如下步骤：（1）PS模板球乳液的制备；（2）PS/TiO2复合微球的制备；（3）纳米级TiO2中空球的制备。本发明PS/TiO2复合微球溶解出PS形成TiO2中空球的最佳回流时间为12h，此时能得到外径为180nm、壳层由粒径8~10nm的TiO2颗粒紧密而成的TiO2中空球，比表面积到达283.4m2/g，中空结构将大幅度提高其紫外光吸收能力。

Description

纳米级TiO2中空球的制备方法
技术领域
本发明涉及功能材料技术领域，具体涉及一种纳米级TiO2中空球的制备方法。
背景技术
TiO2因具有良好的光催化性能，化学性质稳定，价格低廉，对人体和其它生物毒性非常小，在污水处理、太阳能电池、光催化材料等方面有着广泛的应用。然而目前制备的TiO2粉末，由于粒径偏大，比表面积不高，在生产和使用过程中容易团聚，致使其紫外线的吸收和光催化性能受到限制。
无机纳米中空微球是一类以气体或溶剂为核、无机氧化物为壳，通过化学溶剂或高温煅烧法脱除内核，内部具有空腔结构的特殊复合微球。无机纳米中空微球能够容纳大量的客体分子或者尺寸较大的客体分子，同时具备密度低、比表面积大、热和力学稳定性高和表面渗透性好等优点，在生物、催化及材料科学等许多领域具有广阔的应用。
发明内容
本发明旨在提出一种纳米级TiO2中空球的制备方法。
本发明的技术方案在于：
纳米级TiO2中空球的制备方法，包括如下步骤：
（1）PS模板球乳液的制备
向三口烧瓶依次加入去离子水、苯乙烯PS、十二烷基硫酸钠K12和过硫酸钾，边搅拌；恒温80~100℃反应5~6h、离心、过滤、真空干燥，即得到PS模板球粉体；取制得的0.50~0.80gPS模板球粉体，添加0.05~0.10gCTAB超声分散于100mL二次蒸馏水中，得到PS模板球乳液；
（2）PS/TiO2复合微球的制备
称取PS模板球乳液，超声20~30min分散于100~150mL无水乙醇之后加入钛酸四丁酯，搅拌15~20min后缓慢滴加氨水，滴加反应4~5h后停止搅拌；此时钛酸四丁酯在乙醇介质中发生水解和缩聚反应，生成TiO2纳米粒子；由于静电吸附作用，TiO2纳米粒子在PS模板粒子表面沉积，形成乳白色的悬浊液；将其离心分离，并用无水乙醇洗涤，冷冻干燥，得到白色PS/TiO2复合微球；
（3）纳米级TiO2中空球的制备
移取PS/TiO2复合微球乳液，进行搅拌并加热回流下，可得TiO2中空球。
所述的搅拌的速度为1000r/min，搅拌时间为1~2h。
所述的加热回流的温度为100~120℃，时间为10~12h。
所述的在向三口烧瓶依次加入去离子水、苯乙烯PS、十二烷基硫酸钠K12和过硫酸钾时边搅拌边需通入氮气。
本发明的技术效果在于：
本发明PS/TiO2复合微球溶解出PS形成TiO2中空球的最佳回流时间为12h，此时能得到外径为180nm、壳层由粒径8~10nm的TiO2颗粒紧密而成的TiO2中空球，比表面积到达283.4m2/g，中空结构将大幅度提高其紫外光吸收能力。
具体实施方式
纳米级TiO2中空球的制备方法，包括如下步骤：
实施例1
（1）PS模板球乳液的制备
向三口烧瓶依次加入去离子水、苯乙烯PS、十二烷基硫酸钠K12和过硫酸钾，边搅拌；恒温80℃反应5~6h、离心、过滤、真空干燥，即得到PS模板球粉体；取制得的0.50gPS模板球粉体，添加0.05gCTAB超声分散于100mL二次蒸馏水中，得到PS模板球乳液；
（2）PS/TiO2复合微球的制备
称取PS模板球乳液，超声20min分散于100mL无水乙醇之后加入钛酸四丁酯，搅拌15min后缓慢滴加氨水，滴加反应4h后停止搅拌；此时钛酸四丁酯在乙醇介质中发生水解和缩聚反应，生成TiO2纳米粒子；由于静电吸附作用，TiO2纳米粒子在PS模板粒子表面沉积，形成乳白色的悬浊液；将其离心分离，并用无水乙醇洗涤，冷冻干燥，得到白色PS/TiO2复合微球；
（3）纳米级TiO2中空球的制备
移取PS/TiO2复合微球乳液，进行搅拌并加热回流下，可得TiO2中空球。
其中，所述的搅拌的速度为1000r/min，搅拌时间为1h。所述的加热回流的温度为100℃，时间为10h。所述的在向三口烧瓶依次加入去离子水、苯乙烯PS、十二烷基硫酸钠K12和过硫酸钾时边搅拌边需通入氮气。
实施例2
（1）PS模板球乳液的制备
向三口烧瓶依次加入去离子水、苯乙烯PS、十二烷基硫酸钠K12和过硫酸钾，边搅拌；恒温100℃反应6h、离心、过滤、真空干燥，即得到PS模板球粉体；取制得的0.80gPS模板球粉体，添加0.10gCTAB超声分散于100mL二次蒸馏水中，得到PS模板球乳液；
（2）PS/TiO2复合微球的制备
称取PS模板球乳液，超声30min分散于150mL无水乙醇之后加入钛酸四丁酯，搅拌20min后缓慢滴加氨水，滴加反应5h后停止搅拌；此时钛酸四丁酯在乙醇介质中发生水解和缩聚反应，生成TiO2纳米粒子；由于静电吸附作用，TiO2纳米粒子在PS模板粒子表面沉积，形成乳白色的悬浊液；将其离心分离，并用无水乙醇洗涤，冷冻干燥，得到白色PS/TiO2复合微球；
（3）纳米级TiO2中空球的制备
移取PS/TiO2复合微球乳液，进行搅拌并加热回流下，可得TiO2中空球。
其中，所述的搅拌的速度为1000r/min，搅拌时间为2h。所述的加热回流的温度为120℃，时间为12h。所述的在向三口烧瓶依次加入去离子水、苯乙烯PS、十二烷基硫酸钠K12和过硫酸钾时边搅拌边需通入氮气。

Claims (4)

1.纳米级TiO2中空球的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）PS模板球乳液的制备
向三口烧瓶依次加入去离子水、苯乙烯PS、十二烷基硫酸钠K12和过硫酸钾，边搅拌；恒温80~100℃反应5~6h、离心、过滤、真空干燥，即得到PS模板球粉体；取制得的0.50~0.80gPS模板球粉体，添加0.05~0.10gCTAB超声分散于100mL二次蒸馏水中，得到PS模板球乳液；
（2）PS/TiO2复合微球的制备
称取PS模板球乳液，超声20~30min分散于100~150mL无水乙醇之后加入钛酸四丁酯，搅拌15~20min后缓慢滴加氨水，滴加反应4~5h后停止搅拌；此时钛酸四丁酯在乙醇介质中发生水解和缩聚反应，生成TiO2纳米粒子；由于静电吸附作用，TiO2纳米粒子在PS模板粒子表面沉积，形成乳白色的悬浊液；将其离心分离，并用无水乙醇洗涤，冷冻干燥，得到白色PS/TiO2复合微球；
（3）纳米级TiO2中空球的制备
移取PS/TiO2复合微球乳液，进行搅拌并加热回流下，可得TiO2中空球。
2.根据权利要求1所述的纳米级TiO2中空球的制备方法，其特征在于：所述的搅拌的速度为1000r/min，搅拌时间为1~2h。
3.根据权利要求1所述的纳米级TiO2中空球的制备方法，其特征在于：所述的加热回流的温度为100~120℃，时间为10~12h。
4.根据权利要求1所述的纳米级TiO2中空球的制备方法，其特征在于：所述的在向三口烧瓶依次加入去离子水、苯乙烯PS、十二烷基硫酸钠K12和过硫酸钾时边搅拌边需通入氮气。
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