CN110482598A - 一种晶相比例可控的异相结二氧化钛制备方法 - Google Patents

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刘雪梅
利星辉
李濛
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Abstract

本发明公开了一种能够有效控制晶相比例的异相结二氧化钛制备方法：将水、低碳醇溶剂、无机酸和钛源于10℃下混合并搅拌反应16h；之后转移至带聚四氟内胆的高压反应釜中，160～180℃反应12～48h；待反应产物冷却至室温后进行离心分离，得到的固体经洗涤及干燥处理后即得到产品。本制备方法可以通过改变反应原料中醇溶剂和无机酸的添加量获得具有不同晶相比例的异相结二氧化钛，其金红石与锐钛矿两相比例在0.27:1～1.46:1之间。

Description

一种晶相比例可控的异相结二氧化钛制备方法
技术领域
本发明涉及二氧化钛的制备领域，特别是涉及一种晶相比例可控的异相结二氧化钛制备方法。
背景技术
随着工业化进程的加快，大量的难降解有机污染物随废水排放到环境中，对生态环境和人类健康造成了严重威胁。含有机物的工业废水成分复杂，仅仅依靠常规处理方法(沉淀、过滤、吸附和生物氧化等)很难有效去除有机污染物。自成功利用TiO2光催化氧化水中多氯联苯化合物，使其脱氯去毒案例成功以来，TiO2因其催化效率高、化学性质稳定、氧化能力强、无二次污染等优点，成为环境治理领域的研究热点之一。
TiO2存在三种不同的晶相，不同晶相间形成的过渡区域或结被称为“异相结”。异相结界面可以形成内建电场，驱动光生载流子的迁移，减小载流子复合率，对催化活性起着关键的作用。
二氧化钛异相结的晶相比例对光催化活性有着显著影响。已有研究表明，金红石相与锐钛矿相的比例范围在0.17:1～1.5:1时,光催化活性最高,当两者的比例高于或低于这个范围时,光催化活性反而下降。对于不同的污染物，所需要的最佳晶相比例有所不同。例如：当二氧化钛混晶中金红石与锐钛矿的比例为0.17:1时，降解酸性红3R染料与工业含氰废水的效果可达到最佳；当金红石与锐钛矿的比例为0.47:1时，抗菌、降解含吡啶环农药、酸性红B染料的效果可达到最佳；当金红石与锐钛矿的比例为0.59:1时，降解亚甲基蓝的效果可达到最佳。
因此，有必要提供一种简便易行且晶相比例可控的异相结二氧化钛的制备方法以应对不同污染物的处理需要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种简便易行且能够有效控制晶相比例的异相结二氧化钛制备方法。
本发明的技术方案具体如下：
将反应原料于10℃下混合，混合后的反应体系于10℃恒温下继续搅拌反应16h；之后转移至带聚四氟内胆的高压反应釜中，160～180℃反应12～48h；待反应产物冷却至室温后进行离心分离，分离得到的固体用乙醇和蒸馏水反复洗涤后再经干燥处理即得到产品；
所述反应原料为：水、低碳醇溶剂、无机酸和钛源，通过调整低碳醇溶剂和/或无机酸在反应原料中的占比得到具有不同晶相比例的产品。
进一步地，所述低碳醇溶剂为乙醇、乙二醇、丙三醇中的任意一种；无机酸为盐酸、硫酸、硝酸中的任意一种；所述钛源为钛酸异丙酯或钛酸四丁酯。
更优选地，所述低碳醇溶剂为乙醇，所述无机酸为盐酸，所述钛源为钛酸异丙酯。
进一步地，乙醇和盐酸在反应原料中的占比符合：乙醇占混合后反应体系总体积的16.2％～51.3％；盐酸在混合后反应体系中的浓度为0.1～0.4mol/L。
本发明的有益效果在于：提供了一种简便易行且能够有效控制晶相比例的异相结二氧化钛制备方法，可以通过改变反应原料中醇溶剂和无机酸的添加量获得具有不同晶相比例的异相结二氧化钛，其金红石与锐钛矿两相比例在0.27:1～1.46:1之间。
附图说明：
图1实施例1产品的TEM图，放大倍率较高。
图2实施例1产品的TEM图，放大倍率较低。
图3实施例2产品的TEM图，放大倍率较高。
图4实施例2产品的TEM图，放大倍率较低。
图5实施例3产品的TEM图，放大倍率较高。
图6实施例3产品的TEM图，放大倍率较低。
图7实施例4产品的TEM图，放大倍率较高。
图8实施例4产品的TEM图，放大倍率较低。
图9实施例5产品的TEM图，放大倍率较高。
图10实施例5产品的TEM图，放大倍率较低。
图11实施例2和实施例5的XRD图谱。
图12实施例1～3的XRD图谱。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明技术方案做进一步说明。
实施例1
1)在10℃条件下向配置搅拌装置的加套瓶中依次加入适量的水、乙醇和盐酸，再将钛酸异丙酯以0.5mL/min的流速滴入加套瓶中，继续在10℃恒温下搅拌16小时；在上述由水、乙醇、盐酸和钛酸异丙酯组成的混合反应体系中，乙醇占反应体系总体积的17.1％，盐酸在反应体系中的浓度为0.4mol/L，钛酸异丙酯占反应体系总体积的6.3％。
2)将反应后的溶液转移至带聚四氟内胆的高压反应釜中，180℃反应12h后冷却至室温。
3)将冷却后的反应物进行离心分离，分离得到的固体用乙醇和蒸馏水反复洗涤，之后在空气中105℃干燥3h制得粉末态的二氧化钛产品。用XRD测定产品晶体结构，经计算得出其金红石与锐钛矿的晶相比XR：XA＝0.48:1；通过TEM测定进一步显示出其异相结的存在形式(图1、2)。
实施例2
采用与实施例1几乎相同的处理，不同之处在于将步骤1)中乙醇的添加量调整为占反应体系总体积的31.6％。
用XRD测定实施例2产品的晶体结构，经计算得出其金红石与锐钛矿的晶相比XR：XA＝1.46:1；通过TEM测定进一步显示出其异相结的存在形式(图3、4)。
实施例3
采用与实施例1几乎相同的处理，不同之处在于将步骤1)中乙醇的添加量调整为占反应体系总体积的51.3％。
用XRD测定实施例3产品的晶体结构，经计算得出其金红石与锐钛矿的晶相比XR：XA＝0.27:1；通过TEM测定进一步显示出其异相结的存在形式(图5、6)。
实施例4
采用与实施例1几乎相同的处理，不同之处在于将步骤1)中的低碳醇溶剂替换为乙二醇。
用XRD测定实施例4产品的晶体结构，经计算得出其金红石与锐钛矿的晶相比XR：XA＝0.58:1；通过TEM测定进一步显示出其异相结的存在形式(图7、8)。
实施例5
采用与实施例2几乎相同的处理，不同之处在于调整了步骤1)中盐酸的添加量，使其在反应体系中的浓度为0.3mol/L。
用XRD测定实施例5产品的晶体结构，经计算得出其金红石与锐钛矿的晶相比XR：XA＝1.30:1；通过TEM测定进一步显示出其异相结的存在形式(图9、10)。图11和图12分别反映了实施例1、2、3、5中异相结二氧化钛的晶相比随酸和醇浓度的变化趋势。从图11可以看出，当醇浓度不变(均为5.8mol/L)，酸浓度由0.3mol/L升至0.4mol/L时，金红石与锐钛矿的晶相比XR:XA由1.30升至1.46，呈上升趋势。从图12可以看出，在酸浓度不变(均为0.4mol/L)条件下，当醇浓度为3.1mol/L时，金红石与锐钛矿的晶相比XR：XA＝0.48:1，当醇浓度为5.8mol/L时，XR：XA＝1.46:1，当醇浓度为12.5mol/L时，XR：XA＝1.30:1，即金红石相比例随着反应体系中醇浓度的升高呈现先增加后减少的趋势。

Claims (4)

1.一种异相结二氧化钛的制备方法，其特征在于：
将反应原料于10℃下混合，混合后的反应体系于10℃恒温下继续搅拌反应16h；之后转移至带聚四氟内胆的高压反应釜中，160～180℃反应12～48h；待反应产物冷却至室温后进行离心分离，分离得到的固体用乙醇和蒸馏水反复洗涤后再经干燥处理即得到产品；
所述反应原料为：水、低碳醇溶剂、无机酸和钛源，通过调整低碳醇溶剂和/或无机酸在反应原料中的占比得到具有不同晶相比例的产品。
2.根据权利要求1所述的异相结二氧化钛的制备方法，其特征在于：所述低碳醇溶剂为乙醇、乙二醇、丙三醇中的任意一种；无机酸为盐酸、硫酸、硝酸中的任意一种；所述钛源为钛酸异丙酯或钛酸四丁酯。
3.根据权利要求2所述的异相结二氧化钛的制备方法，其特征在于：所述低碳醇溶剂为乙醇，所述无机酸为盐酸，所述钛源为钛酸异丙酯。
4.根据权利要求3所述的异相结二氧化钛的制备方法，其特征在于：所述乙醇和盐酸在所述反应原料中的占比符合：乙醇占混合后反应体系总体积的16.2％～51.3％；盐酸在混合后反应体系中的浓度为0.1～0.4mol/L。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114768782A (zh) * 2022-04-18 2022-07-22 西安交通大学苏州研究院 一种TiO2同质异相结纳米材料及其制备方法与应用

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002154824A (ja) * 2000-11-09 2002-05-28 Kobe Steel Ltd 微粒子酸化チタンの製造方法
CN1478725A (zh) * 2003-01-13 2004-03-03 复旦大学 晶相可控的二氧化钛纳米晶的制备方法
JP2005137986A (ja) * 2003-11-05 2005-06-02 Chiyoda Corp 光触媒製造用の酸化チタン前駆体及びその製造方法並びにその前駆体から得られる光触媒酸化チタン
CN1814550A (zh) * 2006-03-03 2006-08-09 河北大学 一种控制晶型制备纳米级二氧化钛的方法
CN101791546A (zh) * 2010-03-04 2010-08-04 上海大学 一种混晶纳米二氧化钛水溶胶光催化剂的制备方法
CN102513079A (zh) * 2011-11-22 2012-06-27 南京工业大学 具有高效光电活性的可控晶形二氧化钛与石墨烯复合材料及其制备方法
CN102674450A (zh) * 2012-05-21 2012-09-19 哈尔滨工业大学 一种比例可调的锐钛矿/金红石二氧化钛异质晶体低温制备方法
CN103073057A (zh) * 2013-01-29 2013-05-01 国家纳米科学中心 一种分级混晶TiO2微纳米材料、制备方法及其用途
CN104445388A (zh) * 2014-11-10 2015-03-25 南京大学 一种板钛矿和金红石二氧化钛纳米混晶的低温制备方法
CN106268734A (zh) * 2016-09-30 2017-01-04 浙江工业大学 一种水分散性三元混晶纳米二氧化钛光催化剂的制备方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002154824A (ja) * 2000-11-09 2002-05-28 Kobe Steel Ltd 微粒子酸化チタンの製造方法
CN1478725A (zh) * 2003-01-13 2004-03-03 复旦大学 晶相可控的二氧化钛纳米晶的制备方法
JP2005137986A (ja) * 2003-11-05 2005-06-02 Chiyoda Corp 光触媒製造用の酸化チタン前駆体及びその製造方法並びにその前駆体から得られる光触媒酸化チタン
CN1814550A (zh) * 2006-03-03 2006-08-09 河北大学 一种控制晶型制备纳米级二氧化钛的方法
CN101791546A (zh) * 2010-03-04 2010-08-04 上海大学 一种混晶纳米二氧化钛水溶胶光催化剂的制备方法
CN102513079A (zh) * 2011-11-22 2012-06-27 南京工业大学 具有高效光电活性的可控晶形二氧化钛与石墨烯复合材料及其制备方法
CN102674450A (zh) * 2012-05-21 2012-09-19 哈尔滨工业大学 一种比例可调的锐钛矿/金红石二氧化钛异质晶体低温制备方法
CN103073057A (zh) * 2013-01-29 2013-05-01 国家纳米科学中心 一种分级混晶TiO2微纳米材料、制备方法及其用途
CN104445388A (zh) * 2014-11-10 2015-03-25 南京大学 一种板钛矿和金红石二氧化钛纳米混晶的低温制备方法
CN106268734A (zh) * 2016-09-30 2017-01-04 浙江工业大学 一种水分散性三元混晶纳米二氧化钛光催化剂的制备方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114768782A (zh) * 2022-04-18 2022-07-22 西安交通大学苏州研究院 一种TiO2同质异相结纳米材料及其制备方法与应用

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