CN113800556A - 一种高比表面积的大尺寸块体多孔TiO2制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的是一种高比表面积的大尺寸块体多孔TiO2制备方法，首先是将纯Ti和纯Cu金属采用真空电弧熔炼技术熔炼成合金铸锭，利用固相去合金的方法，得到长、宽为厘米级，厚度为毫米级，且具有一定力学性能的大尺寸微米多孔Ti结构，然后再在马弗炉中加热，进行氧化，保温一段时间，最终得到具有宏观大尺寸，且力学性能良好的大尺寸多孔TiO2。本发明一种高比表面积的大尺寸块体多孔TiO2制备方法的制备原理简单，易操作且成本低。
Description
技术领域
本发明属于无机非金属半导体材料制备方法技术领域，涉及一种高比表面积的大尺寸块体多孔TiO2制备方法。
背景技术
TiO2作为一种半导体材料，禁带宽度为3.0-3.2eV，并具有物化稳定性高、成本低、无污染等性能特点，因此在光催化、锂离子电池、污水处理等领域有广泛应用。TiO2的制备方法也多种多样，现有专利和文献报道的TiO2制备方法主要有模板法、发泡法、溶胶-凝胶法等。制备的TiO2多是纳米、微米级的零维、一维、二维粉体材料，而同时具有大尺寸和大比表面积的多孔TiO2的制备，鲜有报道。
一种制备二维多孔TiO2纳米片的方法(申请号为201910174966.X、公开号为CN109911935A)专利，先将四氯化钛与二氰二胺分别与氯化铵水溶液混合，按比例将两种混合溶液混合，冷冻干燥得到白色粉末，将白色粉末装入坩埚中，在井式炉中进行煅烧制备前驱体TiO-CN，随后将前驱体TiO-CN转移至瓷舟，在马弗炉中进行煅烧，最后制备得二维多孔TiO2纳米片。采用该方法制备TiO2，需要冷冻干燥，生产周期较长，实验条件要求苛刻，原料复杂，生产成本高，制备所得TiO2是粉体材料，不具备宏观大尺寸结构，不适合大规模应用。同时，目前在同时具有大尺寸和高比表面积的多孔块体TiO2的制备方面报道较少。
发明内容
本发明的目的是提供一种高比表面积的大尺寸块体多孔TiO2制备方法，其工艺简单易操作且成本低廉。
本发明所采用的技术方案是，一种高比表面积的大尺寸块体多孔TiO2制备方法，具体按照如下步骤实施：
步骤一，原料配制
按照质量百分比称取以下原料：工业纯Ti块和工业纯Cu块，其中，工业纯Ti块质量百分比为20％-50％，余量为工业纯Cu块，工业纯Ti块和工业纯Cu块质量百分比之和为100％；
步骤二，合金型材制备
将步骤一称取的Ti块和Cu块通过真空熔炼炉熔炼成合金后，进行均匀化退火处理，得到均匀母合金铸锭，然后通过线切割得到Cu-Ti合金块体，将Cu-Ti合金块表面用砂纸打磨抛光，用蒸馏水和乙醇清洗干净备用；
步骤三，固相去合金化法制备多孔Ti
将步骤二中清洗干净的Cu-Ti合金块用Mg粉包覆，在压力机下压制成块，放入管式炉，进行真空烧结，得到样品，待温度降至室温，将样品放入酸性腐蚀溶液中，待无气泡产生，取出样品，清洗并干燥；
步骤四，氧化处理
将经步骤三处理得到样品放在坩埚中一起放入管式炉中进行氧化处理，氧化处理完成后随炉冷却至室温即得到多孔TiO2材料。
本发明的特征还在于，
步骤二中在管式炉中进行均匀化退火处理，退火温度为850℃，保温时间为48h。
步骤二中线切割后的Cu-Ti合金块体厚度为0.2-1mm，而其长宽尺寸仅受初始浇铸的合金锭的尺寸制约。
步骤三中Mg粉包覆Cu-Ti合金压制成块的成型压力为100MPa，保压时间为5min。
步骤三种放入管式炉中进行真空烧结的烧结温度为520-600℃，烧结时间为20-40min。
步骤三中腐蚀液为HNO3溶液，浓度为3M，腐蚀温度在20℃。
步骤四中氧化温度为650-750℃，氧化时间为1-3h。
本发明的有益效果是：
本发明选用的Cu、Ti两种金属，均不是贵金属材料，因此成本低廉，并且通过熔炼法可以将Cu-Ti母合金制备成大块体材料，以便去合金化得到大块体的多孔TiO2。将Mg粉包覆的Cu-Ti合金块体放入管式炉中进行真空烧结，通过固相去合金法和热氧化得到的多孔TiO2，具有宏观大尺寸和较高的强度。经扫描电镜观察，制备得到的TiO2具有多孔结构且孔壁呈微米级；力学性能测试结果表明材料具有较好力学性能，本发明的制备工艺简单，具有一定的生产应用的前景。
附图说明
图1是本发明一种块体多孔TiO2材料的制备方法中实施例1制备得到的块体多孔TiO2的宏观形貌。
图2是本发明一种块体多孔TiO2材料的制备方法中实施例1制备得到的的多孔TiO2的SEM图谱；
图3是本发明一种块体多孔TiO2材料的制备方法中实施例1制备得到的多孔TiO2的XRD图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种高比表面积的大尺寸块体多孔TiO2制备方法，具体按照如下步骤实施：
步骤一，原料配制
按照质量百分比称取以下原料：工业纯Ti块和工业纯Cu块，其中，工业纯Ti块质量百分比为20％-50％，余量为工业纯Cu块，工业纯Ti块和工业纯Cu块质量百分比之和为100％；
步骤二，合金型材制备
将步骤一称取的Ti块和Cu块通过真空熔炼炉熔炼成合金后，进行均匀化退火处理，退火温度为850℃，保温时间为48h，得到均匀母合金铸锭，然后通过线切割得到Cu-Ti合金块体，线切割后的Cu-Ti合金块体厚度为0.2-1mm，将Cu-Ti合金块表面用砂纸打磨抛光，用蒸馏水和乙醇清洗干净备用；
步骤三，固相去合金化法制备多孔Ti
将步骤二中清洗干净的Cu-Ti合金块用Mg粉包覆，在压力机下压制成块，压力为100MPa，保压时间为5min，放入管式炉，进行真空烧结，烧结温度为520-600℃，烧结时间为20-40min，得到样品，待温度降至室温，将样品放入酸性腐蚀溶液中，腐蚀溶液为HNO3溶液，浓度为3M，腐蚀温度在20℃，待无气泡产生，取出样品，清洗并干燥；
步骤四，氧化处理
将经步骤三处理得到样品放在坩埚中一起放入管式炉中进行氧化处理，氧化温度为650-750℃，氧化时间为1-3h，氧化处理完成后随炉冷却至室温即得到多孔TiO2材料。
采用本发明的方法制备出的块体多孔TiO2的孔壁是亚微米或微米级，且整个多孔TiO2具有的宏观尺度长宽仅受初始合金锭尺寸制约(都在厘米级及其以上)，而厚度在毫米级。
采用本发明的方法制备的多孔TiO2块体具有1.8～3.5m2/g的比表面积，弯曲强度在27.5MPa～78.6MPa范围内可调。
本发明制备的TiO2为多孔块体，力学性能良好，比表面积大、原材料、制备工艺简单，适合大量生产，具有很好的应用前景。
实施例1
步骤一，原料的预处理与配制：
用砂纸将纯Ti、Cu块打磨光亮，以除去块Ti与Cu块表面的氧化皮与杂质,并用酒精清洗吹干。将清洗好的Ti块与Cu块按照质量比为20：80称量。
步骤二，合金型材制备：
将称量好的Ti、Cu质量比为20：80的块经真空电弧熔炼炉反复熔炼3次得到母合金铸锭。熔炼的Cu-Ti合金放入管式炉中，抽真空，升温至850℃，进行均匀化退火，保温48h，随炉冷却至室温，取出Cu-Ti合金，线切割成厚度为0.5mm厚的块体，用砂纸将Cu-Ti合金块表面打磨抛光，用蒸馏水和乙醇清洗干净，干燥。
步骤三，固相去合金化处理
将清洗干净的Cu-Ti合金块体用Mg粉包覆，在压力机下用100MPa将其压制成块，保压时间5min。将压成的块体放入管式炉，进行真空烧结，烧结温度600℃，保温时间40min。待温度降至室温，将样品放入浓度为3M的HNO3溶液中，腐蚀温度为20℃，待无气泡产生，取出样品，蒸馏水清洗并干燥。
步骤四，氧化处理
将步骤三中的得到的块体多孔Ti放于坩埚中，连同坩埚一起放于马弗炉中，升温至700℃，氧化1h，即制备得到多孔结构的块体TiO2材料。
本实施例获得的多孔TiO2的宏观形貌、微观结构和物相组成图分别见附件的图1(宏观形貌图)、图2(微观结构图)和图3(物相组成XRD图)。由图3可以明显看出：实例中获得的试样为金红石结构的TiO2；图1明显看出：实例得到的TiO2试样长度为2cm，宽带约为0.5cm，实例中试样的长、宽尺寸仅是为实验方便而裁样所致，长宽尺寸不受上述所列尺寸制约；图3明显看出：整个试样是由厚度约为1微米的片相互连接而成的多孔材料。本实例获得的多孔TiO2块体比表面积可达3.5m2/g，而弯曲强度为27.5MPa。
实施例2
步骤一，原料的预处理与配制：
用砂纸将纯Ti、Cu块打磨光亮，以除去Ti块与Cu块表面的氧化皮与杂质,并用酒精清洗吹干。将清洗好的Ti块与Cu块按照质量比为25：75称量。
步骤二，合金型材制备：
将称量好的Ti、Cu质量比为25：75的块经真空电弧熔炼炉反复熔炼3次得到母合金铸锭。熔炼的Cu-Ti合金放入管式炉中，抽真空，升温至850℃，进行均匀化退火，保温48h，随炉冷却至室温，取出Cu-Ti合金，线切割成厚度为1mm厚的块体，用砂纸将Cu-Ti合金块表面打磨抛光，用蒸馏水和乙醇清洗干净，干燥。
步骤三，固相去合金化处理
将清洗干净的Cu-Ti合金块体用Mg粉包覆，在压力机下用100MPa将其压制成块，保压时间5min，将压成的块放入管式炉，进行真空烧结，烧结温度580℃，保温时间40min。待温度降至室温，将样品放入浓度为3M的HNO3溶液中，腐蚀温度为20℃，待无气泡产生，取出样品，蒸馏水清洗并干燥。
步骤四，氧化处理
将步骤三中的得到的块体多孔Ti放于坩埚中，连同坩埚一起放于马弗炉中，升温至750℃，氧化3h，即制备得到多孔结构的块体TiO2材料。
实施例3
步骤一，原料的预处理与配制：
用砂纸将纯Ti、Cu块打磨光亮，以除去块Ti与Cu块表面的氧化皮与杂质,并用酒精清洗吹干。将清洗好的Ti块与Cu块按照质量比为25：75称量。
步骤二，合金型材制备：
将称量好的Ti、Cu质量比为25：75的块经真空电弧熔炼炉反复熔炼3次得到母合金铸锭。熔炼的Cu-Ti合金放入管式炉中，抽真空，升温至850℃，进行均匀化退火，保温48h，随炉冷却至室温，取出Cu-Ti合金，线切割成厚度为0.5mm厚的块体，用砂纸将Cu-Ti合金块表面打磨抛光，用蒸馏水和乙醇清洗干净，干燥。
步骤三，固相去合金化处理
将清洗干净的Cu-Ti合金块体用Mg粉包覆，在压力机下用100MPa将其压制成块，保压时间5min，将压成的块放入管式炉，进行真空烧结，烧结温度560℃，保温时间60min。待温度降至室温，将样品放入浓度为3M的HNO3溶液中，腐蚀温度为20℃，待无气泡产生，取出样品，蒸馏水清洗并干燥。
步骤四，氧化处理
将步骤三中的得到的块体多孔Ti放于坩埚中，连同坩埚一起放于马弗炉中，升温至650℃，氧化2h，即制备得到多孔结构的块体TiO2材料。
实施例4
步骤一，原料的预处理与配制：
用砂纸将纯Ti、Cu块打磨光亮，以除去Ti块与Cu块表面的氧化皮与杂质,并用酒精清洗吹干。将清洗好的Ti块与Cu块按照质量比为25：75称量。
步骤二，合金型材制备：
将称量好的Ti、Cu质量比为25：75的块经真空电弧熔炼炉反复熔炼3次得到母合金铸锭。熔炼的Cu-Ti合金放入管式炉中，抽真空，升温至850℃，进行均匀化退火，保温48h，随炉冷却至室温，取出Cu-Ti合金，线切割成厚度为0.5mm厚的块体，用砂纸将Cu-Ti合金块表面打磨抛光，用蒸馏水和乙醇清洗干净，干燥。
步骤三，固相去合金化处理
将清洗干净的Cu-Ti合金块体用Mg粉包覆，在压力机下用100MPa将其压制成块，保压时间5min，将压成的块放入管式炉，进行真空烧结，烧结温度540℃，保温时间30min。待温度降至室温，将样品放入浓度为3M的HNO3溶液中，腐蚀温度为20℃，待无气泡产生，取出样品，蒸馏水清洗并干燥。
步骤四，氧化处理
将步骤三中的得到的块体多孔Ti放于坩埚中，连同坩埚一起放于马弗炉中，升温至700℃，氧化1h，即制备得到多孔结构的块体TiO2材料。
实施例5
步骤一，原料的预处理与配制：
用砂纸将纯Ti、Cu块打磨光亮，以除去Ti块与Cu块表面的氧化皮与杂质,并用酒精清洗吹干。将清洗好的Ti块与Cu块按照质量比为30：70称量。
步骤二，合金型材制备：
将称量好的Ti、Cu质量比为30：70的块经真空电弧熔炼炉反复熔炼3次得到母合金铸锭。熔炼的Cu-Ti合金放入管式炉中，抽真空，升温至850℃，进行均匀化退火，保温48h，随炉冷却至室温，取出Cu-Ti合金，线切割成厚度为0.2mm厚的块体，用砂纸将Cu-Ti合金块表面打磨抛光，用蒸馏水和乙醇清洗干净，干燥。
步骤三，固相去合金化处理
将清洗干净的Cu-Ti合金块体用Mg粉包覆，在压力机下用100MPa将其压制成块，保压时间5min，将压成的块放入管式炉，进行真空烧结，烧结温度560℃，保温时间20min。待温度降至室温，将样品放入浓度为3M的HNO3溶液中，腐蚀温度为20℃，待无气泡产生，取出样品，蒸馏水清洗并干燥。
步骤四，氧化处理
将步骤三中的得到的块体多孔Ti放于坩埚中，连同坩埚一起放于马弗炉中，升温至700℃，氧化1h，即制备得到多孔结构的块体TiO2材料。
本实施例制备的块体TiO2材料弯曲强度能达到46.8Mpa。
实施例6
步骤一，原料的预处理与配制：
用砂纸将纯Ti、Cu块打磨光亮，以除去Ti块与Cu块表面的氧化皮与杂质,并用酒精清洗吹干。将清洗好的Ti块与Cu块按照质量比为30：70称量。
步骤二，合金型材制备：
将称量好的Ti、Cu质量比为30：70的块经真空电弧熔炼炉反复熔炼3次得到母合金铸锭。熔炼的Cu-Ti合金放入管式炉中，抽真空，升温至850℃，进行均匀化退火，保温48h，随炉冷却至室温，取出Cu-Ti合金，线切割成厚度为0.5mm厚的块体，用砂纸将Cu-Ti合金块表面打磨抛光，用蒸馏水和乙醇清洗干净，干燥。
步骤三，固相去合金化处理
将清洗干净的Cu-Ti合金块体用Mg粉包覆，在压力机下用100MPa将其压制成块，保压时间5min，将压成的块放入管式炉，进行真空烧结，烧结温度560℃，保温时间40min。待温度降至室温，将样品放入浓度为3M的HNO3溶液中，腐蚀温度为20℃，待无气泡产生，取出样品，蒸馏水清洗并干燥。
步骤四，氧化处理
将步骤三中的得到的块体多孔Ti放于坩埚中，连同坩埚一起放于马弗炉中，升温至700℃，氧化1h，即制备得到多孔结构的块体TiO2材料。
实施例7
步骤一，原料的预处理与配制：
用砂纸将纯Ti、Cu块打磨光亮，以除去Ti块与Cu块表面的氧化皮与杂质,并用酒精清洗吹干。将清洗好的Ti块与Cu块按照质量比为40：60称量。
步骤二，合金型材制备：
将称量好的Ti、Cu质量比为40：60的块经真空电弧熔炼炉反复熔炼3次得到母合金铸锭。熔炼的Cu-Ti合金放入管式炉中，抽真空，升温至850℃，进行均匀化退火，保温48h，随炉冷却至室温，取出Cu-Ti合金，线切割成厚度为0.5mm厚的块体，用砂纸将Cu-Ti合金块表面打磨抛光，用蒸馏水和乙醇清洗干净，干燥。
步骤三，固相去合金化处理
将清洗干净的Cu-Ti合金块体用Mg粉包覆，在压力机下用100MPa将其压制成块，保压时间5min，将压成的块放入管式炉，进行真空烧结，烧结温度560℃，保温时间20min。待温度降至室温，将样品放入浓度为3M的HNO3溶液中，腐蚀温度为20℃，待无气泡产生，取出样品，蒸馏水清洗并干燥。
步骤四，氧化处理
将步骤三中的得到的块体多孔Ti放于坩埚中，连同坩埚一起放于马弗炉中，升温至700℃，氧化1h，即制备得到多孔结构的块体TiO2材料。
本实施例制备得到的块体TiO2材料弯曲强度能达到66Mpa。
实施例8
步骤一，原料的预处理与配制：
用砂纸将纯Ti、Cu块打磨光亮，以除去Ti块与Cu块表面的氧化皮与杂质,并用酒精清洗吹干。将清洗好的Ti块与Cu块按照质量比为50：50称量。
步骤二，合金型材制备：
将称量好的Ti、Cu质量比为50：50的块经真空电弧熔炼炉反复熔炼3次得到母合金铸锭。熔炼的Cu-Ti合金放入管式炉中，抽真空，升温至850℃，进行均匀化退火，保温48h，随炉冷却至室温，取出Cu-Ti合金，线切割成厚度为0.5mm厚的块体，用砂纸将Cu-Ti合金块表面打磨抛光，用蒸馏水和乙醇清洗干净，干燥。
步骤三，固相去合金化处理
将清洗干净的Cu-Ti合金块体用Mg粉包覆，在压力机下用100MPa将其压制成块，保压时间5min，将压成的块放入管式炉，进行真空烧结，烧结温度520℃，保温时间30min。待温度降至室温，将样品放入浓度为3M的HNO3溶液中，腐蚀温度为20℃，待无气泡产生，取出样品，蒸馏水清洗并干燥。
步骤四，氧化处理
将步骤三中的得到的块体多孔Ti放于坩埚中，连同坩埚一起放于马弗炉中，升温至700℃，氧化2h，即制备得到多孔结构的块体TiO2材料。
本实例获得的多孔TiO2块体比表面积为1.8m2/g，而弯曲强度可达78.6MPa。
Claims (7)
1.一种高比表面积的大尺寸块体多孔TiO2制备方法，其特征在于，具体按照如下步骤实施：
步骤一，原料配制
按照质量百分比称取以下原料：工业纯Ti块和工业纯Cu块，其中，工业纯Ti块质量百分比为20％-50％，余量为工业纯Cu块，工业纯Ti块和工业纯Cu块质量百分比之和为100％；
步骤二，合金型材制备
将步骤一称取的Ti块和Cu块通过真空熔炼炉熔炼成合金后，进行均匀化退火处理，得到均匀母合金铸锭，然后通过线切割得到Cu-Ti合金块体，将Cu-Ti合金块表面用砂纸打磨抛光，用蒸馏水和乙醇清洗干净备用；
步骤三，固相去合金化法制备多孔Ti
将步骤二中清洗干净的Cu-Ti合金块用Mg粉包覆，在压力机下压制成块，放入管式炉，进行真空烧结，得到样品，待温度降至室温，将样品放入酸性腐蚀溶液中，待无气泡产生，取出样品，清洗并干燥；
步骤四，氧化处理
将经步骤三处理得到样品放在坩埚中一起放入管式炉中进行氧化处理，氧化处理完成后随炉冷却至室温即得到多孔TiO2材料。
2.根据权利要求1所述的一种高比表面积的大尺寸块体多孔TiO2制备方法，其特征在于，所述步骤二中在管式炉中进行均匀化退火处理，退火温度为850℃，保温时间为48h。
3.根据权利要求1所述的一种高比表面积的大尺寸块体多孔TiO2制备方法，其特征在于，所述步骤二中线切割后的Cu-Ti合金块体厚度为0.2-1mm。
4.根据权利要求1所述的一种高比表面积的大尺寸块体多孔TiO2制备方法，其特征在于，所述步骤三中Mg粉包覆Cu-Ti合金压制成块的成型压力为100MPa，保压时间为5min。
5.根据权利要求4所述的一种高比表面积的大尺寸块体多孔TiO2制备方法，其特征在于，所述步骤三种放入管式炉中进行真空烧结的烧结温度为520-600℃，烧结时间为20-40min。
6.根据权利要求5所述的一种高比表面积的大尺寸块体多孔TiO2制备方法，其特征在于，所述步骤三中腐蚀液为HNO3溶液，浓度为3M，腐蚀温度在20℃。
7.根据权利要求1所述的一种高比表面积的大尺寸块体多孔TiO2制备方法，其特征在于，步骤四中氧化温度为650-750℃，氧化时间为1-3h。
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Citations (5)
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|---|---|---|---|---|
| CN102329978A (zh) * | 2011-10-09 | 2012-01-25 | 上海大学 | 利用非固溶合金腐蚀烧结制备多孔材料的方法 |
| CN104986793A (zh) * | 2015-06-26 | 2015-10-21 | 西安理工大学 | 一种分级多孔结构ZnO纳米材料的制备方法 |
| CN105624456A (zh) * | 2016-03-22 | 2016-06-01 | 北京航空航天大学 | 一种海绵状超细纳米多孔金属及制备方法 |
| CN109046407A (zh) * | 2018-08-15 | 2018-12-21 | 济南大学 | 一种含锐钛矿型TiO2晶相的多孔材料的制备方法及所得产品和应用 |
| CN111634938A (zh) * | 2020-06-16 | 2020-09-08 | 东莞理工学院 | 一种纳米多孔粉体材料的制备方法 |
-
2021
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102329978A (zh) * | 2011-10-09 | 2012-01-25 | 上海大学 | 利用非固溶合金腐蚀烧结制备多孔材料的方法 |
| CN104986793A (zh) * | 2015-06-26 | 2015-10-21 | 西安理工大学 | 一种分级多孔结构ZnO纳米材料的制备方法 |
| CN105624456A (zh) * | 2016-03-22 | 2016-06-01 | 北京航空航天大学 | 一种海绵状超细纳米多孔金属及制备方法 |
| CN109046407A (zh) * | 2018-08-15 | 2018-12-21 | 济南大学 | 一种含锐钛矿型TiO2晶相的多孔材料的制备方法及所得产品和应用 |
| CN111634938A (zh) * | 2020-06-16 | 2020-09-08 | 东莞理工学院 | 一种纳米多孔粉体材料的制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 邱鹏: "《金属材料与热处理概论》", 30 June 2018, 天津科学技术出版社 * |
| 齐宝森等: "《机械工程材料》", 31 July 2018, 哈尔滨工业大学出版 * |
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