CN106824152A - 一种二氧化钛溶胶及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种二氧化钛溶胶溶媒结构是由锐钛矿型二氧化钛和无定形二氧化钛组成,颗粒粒径为7~12nm左右。本发明一种二氧化钛溶胶产品粒径小,比表面积大,3小时内本品对亚甲基蓝、罗丹明B、甲基橙的降解率分别为67.6%、99.7%、74.7%,催化效果优异,热稳定性好,无毒性,在不添加其他任何试剂的情况下能保持长期的稳定与透明;原料成本低廉易得,生产成本低,制备方法易于重现,生产过程安全可靠,环境友好,解胶时间短,生产周期短,适用于工业化生产。

Description

一种二氧化钛溶胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种二氧化钛溶胶及其制备方法。
背景技术
二氧化钛是目前最有前景的光催化剂,它具有强氧化性,可降解绝大部分的污染物质。当能量大于或等于能隙的光照射到半导体时,半导体颗粒吸收自然光,产生电子-空穴对。光致空穴和光致电子具有强氧化性和强还原性,将吸附在二氧化钛表面的H2O、O2等物质氧化还原成具有强氧化性和强还原性的自由基,进而氧化还原有机污染物质,从而达到降解污染物的目的。
目前,已知纳米二氧化钛有锐钛矿、金红石、板钛矿三种晶型,锐钛矿和金红石属于四方晶系,板钛矿属正方晶系。纳米二氧化钛化学性能稳定,常温下几乎不与其他化合物反应,不溶于水、稀酸,微溶于碱和热硝酸,不与空气中CO2、SO2、O2等反应,具有生物惰性。纳米二氧化钛具有热稳定性,无毒性。
纳米二氧化钛的粒径小、比表面积大、表面活性中心多、催化效率高,且对环境不产生二次污染。因此被广泛地应用于各种技术领域。在有光照的情况下,纳米二氧化钛具有强的氧化性和超亲水性,可用于空气的净化、污水的处理、太阳能的利用、抗菌、杀毒及自清洁等领域,具有很好的实际应用价值。目前制备纳米二氧化钛的方法有磁控溅射法、化学气相沉积法、溶胶一凝胶法等,但磁控溅射法、化学气相沉积法具有设备要求高,工艺复杂,投资大等缺点,而溶胶-凝胶法多采用醇盐制备,价格颇为昂贵,即使采用水相制备,效果难以保持稳定。
目前现有技术制备的二氧化钛溶胶仍然还存在生产成本较高,工艺流程复杂操作繁琐,光催化效果不理想,特别是对有机染料的降解,其中包括亚甲基蓝、罗丹明B、甲基橙等有机染料的降解效果均不理想,同时也较难实现大规模生产。
发明内容
本发明第一目的在于提供一种二氧化钛溶胶。
本发明另一目的在于提供上述二氧化钛溶胶的制备方法。
本发明的目的是通过如下技术措施实现的:
一种二氧化钛溶胶,其特征在于:所述二氧化钛溶胶由锐钛矿型二氧化钛和无定形二氧化钛组成,为梭子状结构、颗粒粒径为7~12nm左右;比表面积较大、光催化效率较高,且对环境不产生二次污染,制备二氧化钛溶胶长期保持稳定和良好的光催化效果,利于后续二氧化钛掺杂工艺以及其他应用。
发明人在发明过程中发现,制备过程中,选择无水乙醇与去离子水组成的混合溶剂来溶解四氯化钛,配合特定的搅拌转速,再配合后续特定的后续处理步骤,可以使得本发明二氧化钛溶胶的光催化效果优异,特别适用于有机染料包括亚甲基蓝、罗丹明B、甲基橙等的降解,上述二氧化钛溶胶的制备方法,其特征在于,它是按如下步骤制得的:
1.在0℃的低温条件下,将四氯化钛加入无水乙醇与去离子水组成的混合溶剂中,搅拌,搅拌转速为300~1000r/min,得到混合溶液;
2.在混合溶液中滴加氨水调节混合溶液的pH值至中性,得到白色沉淀;
3.将白色沉淀离心、并用去离子水洗涤,直至未含有氯离子;
4.取步骤3中洗涤后的白色沉淀,加入双氧水和去离子水,随后置于温度为70~100℃条件下冷凝回流1~4h进行,得到透明浅黄色二氧化钛溶胶。
进一步,一种二氧化钛溶胶的制备方法,其特征在于,步骤1中所述四氯化钛、乙醇、去离子水的体积比为1~5:3~5:3~30。
进一步,一种二氧化钛溶胶的制备方法,其特征在于,步骤1中所述无水乙醇的质量浓度为99.7%。
进一步,一种二氧化钛溶胶的制备方法,其特征在于,步骤2中所述氨水的质量浓度为25%~28%。
进一步,一种二氧化钛溶胶的制备方法,其特征在于,步骤2中所述氨水加入量与四氯化钛需满足体积比为3~12:1~3。
进一步,一种二氧化钛溶胶的制备方法,其特征在于,步骤4中所述双氧水的质量浓度为30%。
进一步,一种二氧化钛溶胶的制备方法,其特征在于,步骤4中所述双氧水和去离子水的加入量与四氯化钛的体积比为8~12:100~150:1~5。
本发明具有如下的有益效果:
本发明一种二氧化钛溶胶产品粒径小,比表面积大,3小时内本品对亚甲基蓝、罗丹明B、甲基橙的降解率分别为67.6%、99.7%、74.7%,催化效果优异,热稳定性好,无毒性,在不添加其他任何试剂的情况下能保持长期的稳定与透明;原料成本低廉易得,生产成本低,制备方法易于重现、稳定性好、成功率达100%,生产过程安全可靠,环境友好,解胶时间短,生产周期短,适用于工业化生产。
附图说明
图1为二氧化钛对亚甲基蓝的降解率;
图2为二氧化钛对罗丹明B的降解率;
图3为二氧化钛对甲基橙的降解率;
图4为二氧化钛的透射电镜图(TEM);
图5为二氧化钛的UV-Vis吸收光谱图;
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体的描述,有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明进行进一步说明,不能理解为对本发明保护范围的限制,在不背离本发明精神和实质的情况下,对本发明方法、步骤或条件所作的修改或替换,均属于本发明的范围。
实施例1
在温度为0℃条件下,取四氯化钛1ml加入到无水乙醇(质量浓度为99.7%)与去离子水各3ml混匀的混合液中,并搅拌(400r/min),得到混合溶液。随后,在混合溶液中滴加质量浓度为28%的氨水溶液3.7ml,调节混合溶液的pH=7,得到白色沉淀。将白色沉淀离心、去离子水洗涤,直至未含有氯离子;取洗涤后的白色沉淀,加入双氧水8.5ml和去离子水120ml,在90℃下冷凝回流3小时,得到透明浅黄色二氧化钛溶胶。
试验1:取实施例1所制得的产品进行光催化效果试验。
取5ml产品加入到100ml亚甲基蓝溶液(15mg/L),暗处保存3小时,开光(使用光源为钨灯),每隔半小时测定降解效率。实验数据如图1所示,由图可知,3小时后,本品对亚甲基蓝的降解率为67.6%。
取5ml产品加入到100ml罗丹明B溶液(15mg/L),暗处保存3小时,开光(使用光源为钨灯),每隔半小时测定降解效率。实验数据如图2所示,由图可知,3小时后,本品对罗丹明B的降解率为99.7%。。
取5ml产品加入到100ml甲基橙溶液(15mg/L),暗处保存3小时,开光(使用光源为钨灯),每隔半小时测定降解效率。实验数据如图3所示,由图可知,3小时后,本品对甲基橙的降解率为74.7%。。
试验2:取实施例1所制得的产品进行稳定性试验。
取本品在室内条件下放置11个月之后,产品仍旧保持稳定和透明,经测定,催化效果仍然良好,故本品稳定性良好。
实施例2
在温度为0℃条件下,取四氯化钛1ml加入到无水乙醇(质量浓度为99.7%)与去离子水各5ml混匀的混合液中,并搅拌(1000r/min),得到混合溶液。随后,在混合溶液中滴加质量浓度为25%的氨水溶液5.8ml,调节混合溶液的pH=7,得到白色沉淀。将白色沉淀离心、去离子水洗涤,直至未含有氯离子;取洗涤后的白色沉淀,加入双氧水10.3ml和去离子水130ml,在100℃下冷凝回流2小时,得到透明浅黄色二氧化钛溶胶。
取实施例2所制得的产品,按实施例1的试验方法分别进行光催化效果试验和稳定性试验,光催化效果试验结果表明本品亚甲基蓝、罗丹明B、甲基橙的降解效果好,稳定性试验结果表明本品稳定性良好。
实施例3
在温度为0℃条件下,取四氯化钛1ml加入到无水乙醇(质量浓度为99.7%)与去离子水各4ml混匀的混合液中,并搅拌(1000r/min),得到混合溶液。随后,在混合溶液中滴加质量浓度为27%的氨水溶液4.9ml,调节混合溶液的pH=7,得到白色沉淀。将白色沉淀离心、去离子水洗涤,直至未含有氯离子;取洗涤后的白色沉淀,加入双氧水9.6ml和去离子水128ml,在70℃下冷凝回流4小时,得到透明浅黄色二氧化钛溶胶。
取实施例3所制得的产品,按实施例1的试验方法分别进行光催化效果试验和稳定性试验,光催化效果试验结果表明本品亚甲基蓝、罗丹明B、甲基橙的降解效果好,稳定性试验结果表明本品稳定性良好。

Claims (8)

1.一种二氧化钛溶胶,其特征在于:所述二氧化钛溶胶是由锐钛矿型二氧化钛和无定形二氧化钛组成,为梭子状结构、颗粒粒径为7~12nm左右。
2.如权利要求1所述二氧化钛溶胶的制备方法,其特征在于,它是按如下步骤制得的:
A.在0℃的低温条件下,将四氯化钛加入无水乙醇与去离子水组成的混合溶剂中,搅拌,搅拌转速为300~1000r/min,得到混合溶液;
B.在混合溶液中滴加氨水调节混合溶液的pH值至中性,得到白色沉淀;
C.将白色沉淀离心、并用去离子水洗涤,直至未含有氯离子;
D.取步骤C中洗涤后的白色沉淀,加入双氧水和去离子水,随后置于温度为70~100℃条件下冷凝回流1~4h,得到透明浅黄色二氧化钛溶胶。
3.如权利要求1所述的一种二氧化钛溶胶的制备方法,其特征在于,步骤A中所述四氯化钛、乙醇、去离子水的体积比为1~5:3~5:3~30。
4.如权利要求2或3所述的一种二氧化钛溶胶的制备方法,其特征在于,步骤A中所述无水乙醇的质量浓度为99.7%。
5.如权利要求2、3或4所述的一种二氧化钛溶胶的制备方法,其特征在于,步骤B中所述氨水的质量浓度为25%~28%。
6.如权利要求5所述的一种二氧化钛溶胶的制备方法,其特征在于,步骤B中所述氨水加入量与四氯化钛需满足体积比为3~12:1~3。
7.如权利要求6所述的一种二氧化钛溶胶的制备方法,其特征在于,步骤D中所述双氧水的质量浓度为30%。
8.如权利要求7所述的一种二氧化钛溶胶的制备方法,其特征在于,步骤D中所述双氧水和去离子水的加入量与四氯化钛的体积比为8~12:100~150:1~5。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108772094A (zh) * 2018-07-12 2018-11-09 重庆交通大学 一种氮化碳量子点/二氧化钛溶胶及其制备方法
CN108892167A (zh) * 2018-07-05 2018-11-27 重庆交通大学 一种二维二氧化钛晶型、溶胶及其制备方法
CN109395709A (zh) * 2018-07-12 2019-03-01 重庆交通大学 一种石墨烯量子点/二维二氧化钛及其制备方法
CN109904328A (zh) * 2019-01-22 2019-06-18 华南师范大学 一种平面型钙钛矿太阳能电池的制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101049962A (zh) * 2007-05-18 2007-10-10 广东省生态环境与土壤研究所 一种中性纳米二氧化钛溶胶的制备方法
CN101580276A (zh) * 2009-06-19 2009-11-18 华南理工大学 高分散梭形纳米二氧化钛溶胶的制备方法
CN101891247A (zh) * 2010-06-24 2010-11-24 彩虹集团公司 一种太阳能电池用锐钛矿相二氧化钛溶胶的制备方法
CN104338522A (zh) * 2013-08-01 2015-02-11 京程科技股份有限公司 二氧化钛溶胶光触媒的制法及其做为去污自洁的应用

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101049962A (zh) * 2007-05-18 2007-10-10 广东省生态环境与土壤研究所 一种中性纳米二氧化钛溶胶的制备方法
CN101580276A (zh) * 2009-06-19 2009-11-18 华南理工大学 高分散梭形纳米二氧化钛溶胶的制备方法
CN101891247A (zh) * 2010-06-24 2010-11-24 彩虹集团公司 一种太阳能电池用锐钛矿相二氧化钛溶胶的制备方法
CN104338522A (zh) * 2013-08-01 2015-02-11 京程科技股份有限公司 二氧化钛溶胶光触媒的制法及其做为去污自洁的应用

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108892167A (zh) * 2018-07-05 2018-11-27 重庆交通大学 一种二维二氧化钛晶型、溶胶及其制备方法
CN108892167B (zh) * 2018-07-05 2019-11-26 重庆交通大学 一种二维二氧化钛晶型、溶胶及其制备方法
CN108772094A (zh) * 2018-07-12 2018-11-09 重庆交通大学 一种氮化碳量子点/二氧化钛溶胶及其制备方法
CN109395709A (zh) * 2018-07-12 2019-03-01 重庆交通大学 一种石墨烯量子点/二维二氧化钛及其制备方法
CN109904328A (zh) * 2019-01-22 2019-06-18 华南师范大学 一种平面型钙钛矿太阳能电池的制备方法
CN109904328B (zh) * 2019-01-22 2021-06-08 华南师范大学 一种平面型钙钛矿太阳能电池的制备方法

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