CN113896228A - 一种二氧化钛材料及其制备方法、应用 - Google Patents

一种二氧化钛材料及其制备方法、应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种具有单分散、高活性的一种二氧化钛材料及其制备方法、应用。其中，所述二氧化钛材料为固体；所述二氧化钛材料含有结晶性纳米二氧化钛粒子；所述二氧化钛材料与水混合，自发分散形成纳米二氧化钛粒子稳定悬浮的水分散液。

Description

一种二氧化钛材料及其制备方法、应用
技术领域
本发明特别涉及一种二氧化钛材料及其制备方法、应用。
背景技术
纳米二氧化钛是指粒径小于100纳米的二氧化钛，具有小的粒径、高的比表面积、优异的光催化活性、稳定的化学与热性能、超亲性等特殊效应，在空气治理、杀菌消毒、自清洁材料、防晒护肤品等领域具有不可替代的应用优势。如纳米二氧化钛可用于分解甲醛、苯、TVOC、SOx、NOx等，也可以用于冰箱污染异味清除、空调气洁净等，起到室内、车内空气治理的功效；纳米二氧化钛应用于玻璃、百叶窗、镜子、路灯等表面，可以实现自清洁效果；纳米二氧化钛还在医疗设备、导管、手术室、防晒化妆品、防晒服、增白产品、耐老化涂料等领域广泛应用；此外，纳米二氧化钛还可用于锂离子电池的负极材料、氢能源的光催化或光电催化制取等能源转化及存储领域。
随着二氧化钛运用范围的不断扩大，如在空气治理、材料成型、涂料、油墨制备等应用领域，产品性能很大程度上依赖于二氧化钛粉体在液体介质中的分散程度，分散越好，最终产品应用效果也越好。通常，纳米二氧化钛颗粒尺寸小，表面存在大量的缺陷，表面活性大，处于热力学不稳定状态，分散在液体介质中的纳米颗粒易凝结、团聚，发生聚沉，不能形成稳定的分散液，失去了纳米颗粒特有的性能，造成在实际应用中具有很大的缺陷。主要表现在：(1)在光触媒领域，它们配制成光触媒后无法喷涂于门窗、皮具等表面，因为会形成白色斑点，影响美观，团聚后的纳米颗粒光催化活性不高，去除甲醛等污染物效果不明显；(2)在自清洁领域，由于它们的光散射、反射强，造成透光率差，因此无法直接用于玻璃、镜子等透明表面；(3)在美容护肤产品领域，它们无法用来制造透明、自然肤色的护肤、防晒产品，会使肌肤呈现不自然的白色；(4)在膜产品领域，无法在透明薄膜制品、透明耐用面漆、精细陶瓷等方面广泛应用。
通常，纳米分散液的制备关键是克服使颗粒团聚的作用力，提高纳米颗粒在液相介质中的稳定性和延长分散稳定时间。目前，有报道采用物理分散法和化学分散法制备稳定的纳米颗粒分散液。其中，物理分散法主要是利用外界作用力使纳米粒子分散，包括机械搅拌分散，超声波分散和高能处理法分散，物理分散法存在的缺点是，如果外界作用力停止，粒子会重新聚集。化学分散法则是利用表面化学方法，加入表面处理剂进行分散，如水相分散纳米颗粒的制备通常是通过水溶性表面活性剂或聚合物的诱导和约束实现，但颗粒表面覆盖了有机物等修饰分子，削减了分散性控制对于提升材料性能的贡献；同时，不同的应用体系也可能会和表面修饰的分子起到不良的反作用效果，降低最终产品的应用性能。此外，上述方式获得的二氧化钛分散液产物都为液体悬浊液，颗粒无法完全单分散且粒子颗粒大小不均匀，无法形成稳定的胶体状分散液，造成运输成本高和实际应用受限等困难。
受制备技术与合成工艺等影响，当前市场上所谓的纳米二氧化钛粉体都是由纳米级颗粒团聚而成的大颗粒，并不是真正意义上的纳米二氧化钛材料，这些材料在水中分散性差、不透明、易于沉降，造成在实际应用中具有很大的缺陷。因此，为进一步提升二氧化钛纳米材料的应用领域和使用效果，亟需开发一种具有单分散、高活性的纳米二氧化钛粉体，可以有效解决纳米二氧化钛应用中如何快速高效分散的技术难题。这种粉体应具有的主要性能有：(1)粉体必须能稳定分散在液相介质中形成透明性高的纳米颗粒分散液，分散后的纳米粒子需长时间稳定且不团聚产生沉淀；(2)粉体在制备或处理过程中无表面有机物修饰分子，可使纳米二氧化钛粉体的应用领域具有普适性；(3)粉体在分散应用过程中不能添加有机物等作为纳米粒子的分散剂，分散液配制过程中尽量做到无毒无害；(4)在光催化应用领域，该纳米二氧化钛粉体分散液具有高的光催化活性。
发明内容
为提升二氧化钛纳米材料的应用领域和使用效果，本发明的一个目的是提供一种具有单分散、高活性的纳米二氧化钛粉体材料及其制备方法。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种二氧化钛材料的制备方法，包括以下步骤：
将钛醇盐与水反应形成水合氢氧化钛沉淀；
将所述水合氢氧化钛沉淀进行分离并干燥；
将所述干燥后的氢氧化钛与少量的酸溶液进行混合；
将所述氢氧化钛与酸溶液的混合物在密封条件下进行加热反应，获得有结晶性纳米二氧化钛粒子的固体二氧化钛材料，该固体二氧化钛材料可在水中自发分散形成纳米二氧化钛粒子稳定悬浮的水分散液。
作为一种优选的实施方式，还包括：对所述分离并干燥后的氢氧化钛进行处理，获得含有纳米晶种的氢氧化钛；所述处理方式选自热液处理、退火处理、混入晶种的方式中的一种或者几种方式的组合。
作为一种优选的实施方式，所述钛醇盐选自甲醇钛、乙醇钛、异丙醇钛、正丙醇钛、钛酸四丁酯、异丁醇钛、戊醇钛、异戊醇钛、己醇钛、乙二醇钛、丙三醇钛中的一种或者几种。
作为一种优选的实施方式，所述钛醇盐与水反应的条件为钛醇盐与水直接接触反应；所述直接接触反应包括钛醇盐直接加入水中、水直接加入钛醇盐中、水汽直接通入钛醇盐中、钛醇盐气体直接通入水中、水汽与钛醇盐气体直接接触中的一种或者几种方式的组合。
作为一种优选的实施方式，所述少量的酸溶液与氢氧化钛的质量百分比为百分之二至百分之百；优选的质量百分比为百分之五至百分之五十。
作为一种优选的实施方式，所述酸溶液选自盐酸溶液、高氯酸溶液、次氯酸溶液、硝酸溶液、氢氟酸溶液、四氯化钛溶液、三氯化钛溶液中的一种或者几种的组合；所述酸溶液中酸的质量分数为百分之一至百分之五十。
作为一种优选的实施方式，所述密封为将氢氧化钛与酸溶液的混合物放入体积固定的容器中密封；所述体积固定的容器在加热的情况下不发生体积变化。
作为一种优选的实施方式，所述加热反应的温度为100摄氏度至200摄氏度；所述加热反应的时间为2小时至24小时。
一种采用上任意一项实施方式所述制备方法所制备的二氧化钛材料，所述二氧化钛材料为固体；所述二氧化钛材料含有结晶性纳米二氧化钛粒子；所述二氧化钛材料与水混合可自发分散形成纳米二氧化钛粒子稳定悬浮的水分散液。
作为一种优选的实施方式，所述二氧化钛材料表面为酸性。
作为一种优选的实施方式，所述二氧化钛材料由纳米级二氧化钛粒子团聚体构成；所述纳米级二氧化钛粒子的粒径为3纳米至20纳米。
作为一种优选的实施方式，所述二氧化钛材料不含有机物。
作为一种优选的实施方式，所述二氧化钛材料固体为微米尺度以上颗粒，振实密度高于0.8克每毫升；所述二氧化钛材料固体的形态为粉末状固体、颗粒状固体或粉末与颗粒的混合状固体。
作为一种优选的实施方式，所述结晶性纳米二氧化钛粒子的晶相包括锐钛矿相、金红石相、板钛矿相中的一种或者几种的组合。
作为一种优选的实施方式，所述自发分散的条件为直接投入水中不经过搅拌即可形成分散液。
作为一种优选的实施方式，所述自发分散的条件为水中不含添加剂或分散剂中的一种或者几种的组合。
作为一种优选的实施方式，所述自发分散的条件为无二氧化钛材料表面修饰。
作为一种优选的实施方式，所述纳米二氧化钛粒子稳定悬浮的水分散液为胶体分散液；所述纳米二氧化钛粒子稳定悬浮的时间超过6个月。
一种二氧化钛材料，所述二氧化钛材料为固体；所述二氧化钛材料含有结晶性纳米二氧化钛粒子；所述二氧化钛材料与水混合可自发分散形成纳米二氧化钛粒子稳定悬浮的水分散液。
一种如上所述的任意一种二氧化钛材料的应用，
将所述二氧化钛材料分散于溶剂中；
将所述分散后的纳米二氧化钛与其它材料结合形成复合材料；所述结合的方式选自物理混合或化学反应的方式形成复合材料。
一种如上所述的任意一种二氧化钛材料的应用，
将所述二氧化钛材料直接加入水中形成纳米二氧化钛粒子稳定悬浮的水分散液；
将所述纳米二氧化钛粒子稳定悬浮的水分散液应用于空气净化、水质净化、抗菌消毒、自清洁、防晒护肤领域中的一种或者多种。
相比于现有报道的所有纳米二氧化钛粉体材料，本发明的优点在于：
1.二氧化钛材料具有快速分散，操作简单的特性。本发明为固体纳米二氧化钛粉体，添加到水中10秒内即可形成透明的纳米胶体悬浊液，操作简单、现用现配，解决了现有纳米二氧化钛粉体无法均匀分散的技术难题。
2.二氧化钛材料表面不含有机物修饰添加物，与水混合可自发分散形成纳米二氧化钛粒子稳定悬浮的水分散液。分散液中纳米颗粒尺寸均匀，分散悬浮稳定，放置6个月未发现分层；分散液外观呈现蓝色，在光照下出现明显的丁达尔现象；分散液在摇晃过程中未发现气泡，说明无有机添加物。
3.二氧化钛纳米粒子尺寸小、粒径均一，拓展了材料在玻璃等透光、美观等材料的应用。产品构成粒径为5纳米左右，分布均匀，利于在材料表面形成厚度均一、透明的膜层，与国外进口纳米光触媒对比，透明度提高了75倍。
4.二氧化钛光催化剂具有优异的光催化活性，染料、甲醛等污染物去除效率高。光催化效率是国外进口P25产品的10倍以上，提升了纳米光触媒在光催化分解甲醛等空气污染物、杀菌消毒、自清洁材料领域的应用效果。
5.产品价格低廉、安全环保无毒。本技术合成过程中可以做到原材料的回收再利用，合成过程安全环保无毒；产品产率高，价格低廉。
参照后文的说明和附图，详细公开了本发明的特定实施方式，指明了本发明的原理可以被采用的方式。应该理解，本发明的实施方式在范围上并不因而受到限制。
针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。
应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例1得到的二氧化钛材料的低倍扫描电镜图，主要为微米尺度以上颗粒组成；
图2为实施例1得到的二氧化钛材料的高倍扫描电镜图，微米尺度的颗粒由纳米级二氧化钛粒子团聚体构成；
图3为实施例1制备得到的二氧化钛产物的X射线衍射图，主要晶相为锐钛矿相，含有少量的金红石相和板钛矿相；
图4为实施例1获得的二氧化钛材料与水混合，立即自发分散形成纳米二氧化钛粒子稳定悬浮的水分散液；
图5为实施例1获得的二氧化钛的水分散液为胶体状分散液，具有明显的丁达尔现象；
图6为实施例1得到的二氧化钛水分散液滴涂在铜网上干燥后观测得到的透射电镜图；
图7为实施例1得到的浓度为万分之五的纳米二氧化钛水分散液与P25水分散液的紫外-可见光吸收曲线；
图8为实施例1得到的纳米二氧化钛产物及P25的光催化降亚甲基蓝的曲线；
图9为实施例1得到的纳米二氧化钛产物及P25的甲醛去除效果的曲线；
图10为对比例1获得的产物的扫描电镜图，产物为花瓣状的大颗粒团聚体；
图11为对比例1得到的产物加水后获得的悬浊液经24小时后沉淀分层的结果图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例1
搅拌下，将10克钛酸四丁酯缓慢滴加到200毫升去离子水中，搅拌形成水合氢氧化钛沉淀；将上述水合氢氧化钛沉淀经分离洗涤操作去除有机物，后经分离干燥获得氢氧化钛粉末。随后，取2克上述获得的氢氧化钛粉末，搅拌下加入0.5克质量分数为百分之二十的盐酸溶液，持续搅拌形成微湿的氢氧化钛混合物。随后，将上述微湿的氢氧化钛混合物放入反应釜中密封。最后，将上述反应釜放入烘箱中，在140摄氏度下加热15小时，获得纳米二氧化钛产物。
本实施例1获得的二氧化钛材料产物为粉末状固体，颜色为浅白色。取少量实施例1获得粉末在导电胶上铺展薄薄一层，用于扫描电镜观察样品的形貌，如图1和图2所示。图1可以看出，实施例1得到的二氧化钛材料主要为微米尺度以上颗粒组成，振实密度约为0.85克每毫升。放大扫描倍率，如图2所示，微米尺度的颗粒由纳米级二氧化钛粒子团聚体构成，纳米级二氧化钛粒子的粒径主要分布在5纳米左右，说明本实施例获得的纳米二氧化钛具有小的粒径，单分散性较好。图3是实施例1制备得到的二氧化钛产物的X射线衍射图，从图3可以看出本实施例1制得的纳米二氧化钛主要晶相为锐钛矿相，具有较好的结晶性，同时还含有少量的金红石相和板钛矿相；本实施例获得的复合晶相有利于促进光生“电子-空穴”对的分离效果，提升二氧化钛材料的光催化效率。本实施例1获得的二氧化钛材料与水混合，可自发分散形成纳米二氧化钛粒子稳定悬浮的水分散液。如图4所示，取少量实施例1获得的二氧化钛材料放入玻璃瓶中，用移液枪往玻璃瓶中加入去离子水，可以看到，在没有搅拌的条件下，粉体也可立马分散在水中形成分散液。如图5所示，该分散液具有很好的单分散性，在水溶液中可以形成稳定的胶体状分散液，具有明显的丁达尔现象；纳米粒子悬浮稳定、不团聚也不易沉降，放置6个月以上溶液未发生分层现象。如图6所示，将上述分散液滴涂于铜网上，采用透射电镜观察，可以进一步看出本实施例获得的材料加水后纳米二氧化钛粒子完全分散，分散后的纳米颗粒的粒径也和扫描电镜观察得到的一致。将实施例1得到的纳米二氧化钛分散于水中，形成浓度为万分之五的水分散液，后取上述分散液体于1厘米厚的石英比色皿中，测试样品的紫外-可见光吸收曲线。如图7所示，本实施例1得的二氧化钛材料分散液在极低的浓度下，能完全吸收小于370纳米的紫外光，紫外线吸收能力强；同时在大于400纳米的可见光区域具有极高的透光性，透光度大于百分之九十五以上。同P25纳米二氧化钛材料相比，以550纳米波长为例，本实施例获得的产品透明度提高了75倍，大大的拓展了二氧化钛材料在紫外吸收、美观等产品领域的应用。本实施例获得纳米二氧化钛材料具有很好的光催化活性，具体的比较方式为，分别称取本实施例1获得的产物和P25(德固萨)样品1克分散于100毫升浓度为2.0×10-5摩尔每升的亚甲基蓝溶液中，放置在暗处磁搅拌30分钟，使其达到温度平衡和吸附平衡。后开启模拟太阳光灯，搅拌，每隔固定时间取出3毫升样品，离心分离颗粒，用紫外-可见光谱仪在665纳米处测量溶液的吸光度，计算亚甲基蓝的剩余浓度。图8中可以看出，本实施例1获得的产物二氧化钛光催化剂具有优异的光催化活性，催化效率是P25材料的11倍。此外，本实施例获1得的纳米二氧化钛材料还具有优异的除甲醛效果，具体的测试方法为：往1平方米的纸基上喷涂50毫升浓度为百分之一的实施例1获得的二氧化钛分散液，自然干燥；随后，将上述纸基放入容积为1立方米的测试舱中，通入一定浓度和体积的甲醛，开启风扇，使舱内空气混合均匀；后开启模拟太阳光灯，每隔一定时间采样检测舱内空气中的甲醛浓度。本测试采用P25材料作为对照试验。图9中可以看出，经过12小时，实施例1产品的甲醛去除率为百分之九十九，而P25的甲醛去除率仅为百分之二十五，可见，本实施例1获得的产物二氧化钛光催化剂具有优异的除甲醛效果。
同水热法相比，本技术获得的“溶解-限域生长”的化学机理过程与水热法的“溶解-生长”过程具有显著的差异和技术创新效果，其中，水热法是以水作为溶剂，通常需要将反应物完全浸泡并分散在水中进行反应。本技术中的反应物只和少量酸溶液混合，仅在表面有一层薄薄水层，限制了转化时反应物粉体经溶解和再结晶过程中的离子扩散迁移路径和距离，使转化反应限制在微小体积内，从而获得尺寸大小均一、超细的纳米材料产物；同时，本技术中的催化剂促使前驱物溶解，增加了溶质钛离子在薄薄水层的浓度和成核数量，进一步促进颗粒大小均匀的纳米二氧化钛产物的形成，最终形成单分散纳米二氧化钛材料。
综上，相比于现有报道的所有纳米二氧化钛粉体材料，本发明的优点在于：
(1)二氧化钛材料具有快速分散，操作简单的特性。本发明为固体纳米二氧化钛粉体，添加到水中10秒内即可形成透明的纳米胶体悬浊液，操作简单、现用现配，解决了现有纳米二氧化钛粉体无法均匀分散的技术难题。
(2)二氧化钛材料表面不含有机物修饰添加物，与水混合可自发分散形成纳米二氧化钛粒子稳定悬浮的水分散液。分散液中纳米颗粒尺寸均匀，分散悬浮稳定，放置6个月未发现分层；分散液外观呈现蓝色，在光照下出现明显的丁达尔现象；分散液在摇晃过程中未发现气泡，说明无有机添加物。
(3)二氧化钛纳米粒子尺寸小、粒径均一，拓展了材料在玻璃等透光、美观等材料的应用。产品构成粒径为5纳米左右，分布均匀，利于在材料表面形成厚度均一、透明的膜层，与国外进口纳米光触媒对比，透明度提高了75倍。
(4)二氧化钛光催化剂具有优异的光催化活性，染料、甲醛等污染物去除效率高。光催化效率是国外进口P25产品的10倍以上，提升了纳米光触媒在光催化分解甲醛等空气污染物、杀菌消毒、自清洁材料领域的应用效果。
(5)产品价格低廉、安全环保无毒。本技术合成过程中可以做到原材料的回收再利用，合成过程安全环保无毒；产品产率高，价格低廉。
实施例2
搅拌下，将10克钛酸四丁酯缓慢滴加到200毫升去离子水中，搅拌形成水合氢氧化钛沉淀；将上述水合氢氧化钛沉淀经分离洗涤操作去除有机物，后经分离干燥获得氢氧化钛粉末。随后，取2克上述获得的氢氧化钛粉末，搅拌下加入0.1克质量分数为百分之五十的四氯化钛溶液，持续搅拌形成微湿的氢氧化钛混合物。随后，将上述微湿的氢氧化钛混合物放入反应釜中密封。最后，将上述反应釜放入烘箱中，在180摄氏度下加热10小时，获得纳米二氧化钛产物。
本实施例2获得的二氧化钛材料产物为粉末状固体，外观颜色为白色，振实密度约为0.87克每毫升。低倍扫描电镜观察到样品的形貌为无规则的微米颗粒；进一步放大扫描电镜倍率，可以观察到这些微米颗粒主要由5纳米至15纳米，分散性较好的纳米级二氧化钛粒子团聚构成。X射线衍射证实本实施例2获得的纳米二氧化钛主要晶相为结晶性良好的锐钛矿相，同时还含有微量的金红石相，锐钛/金红石复合晶相有利于促进光生“电子-空穴”对的分离效果，提升二氧化钛材料的光催化效率。
将少量本实施例2获得的二氧化钛材料产物放入纯净水中，可以看到二氧化钛材料产物自发的“溶解”分散在纯净水中，形成纳米二氧化钛粒子稳定悬浮的胶体状水分散液，该分散液中纳米粒子悬浮稳定、不团聚，具有明显的丁达尔现象，分散液放置8个月也不会出现明显分层现象。
将实施例2得到的纳米二氧化钛分散于纯净水中，形成纳米二氧化钛质量分数为万分之五的水分散液，该水分散液在1厘米厚的石英比色皿中，能完全吸收小于370纳米的紫外光，紫外线吸收能力强；同时在大于400纳米的可见光区域具有极高的透光性，透光度大于百分之九十。同P25纳米二氧化钛材料相比，以550纳米波长为例，本实施例2获得的产品透明度提高了53倍，大大的拓展了二氧化钛材料在紫外吸收、美观等产品领域的应用。
本实施例2获得纳米二氧化钛材料具有很好的光催化活性。实验操作同实施例1，本实施例2获得纳米二氧化钛材料分解亚甲基蓝染料的效率大约是商业P25材料的9.6倍，12小时甲醛去除率为百分之九十，具有优异的除甲醛效果。
实施例3
搅拌下，将10克钛酸四丁酯缓慢滴加到200毫升去离子水中，搅拌形成水合氢氧化钛沉淀；将上述水合氢氧化钛沉淀经分离洗涤操作去除有机物，后经分离干燥获得氢氧化钛粉末。随后，取2克上述获得的氢氧化钛粉末，搅拌下加入1.5克质量分数为百分之十的次氯酸溶液，持续搅拌形成微湿的氢氧化钛混合物。随后，将上述微湿的氢氧化钛混合物放入反应釜中密封。最后，将上述反应釜放入烘箱中，在120摄氏度下加热24小时，获得纳米二氧化钛产物。
本实施例3获得的二氧化钛材料产物常温常压自然干燥后为粉末状固体，外观颜色为浅灰白色，振实密度约为0.91克每毫升。低倍扫描电镜观察到样品的形貌为无规则的微米颗粒；进一步放大扫描电镜倍率，可以观察到这些微米颗粒主要由10纳米至20纳米，分散性较好的纳米级二氧化钛粒子团聚构成。X射线衍射证实本实施例2获得的纳米二氧化钛主要晶相为结晶性良好的锐钛矿相，同时还含有少量的金红石相，锐钛/金红石复合晶相有利于促进光生“电子-空穴”对的分离效果，提升二氧化钛材料的光催化效率。
将少量本实施例3获得的二氧化钛材料产物放入去离子水中，可以看到二氧化钛材料产物自发的“溶解”分散在去离子水中，形成纳米二氧化钛粒子稳定悬浮的胶体状水分散液，该分散液中纳米粒子悬浮稳定、不团聚，具有明显的丁达尔现象，分散液放置6个月也不会出现明显分层现象。
将实施例3得到的纳米二氧化钛分散于去离子水中，形成纳米二氧化钛质量分数为万分之五的水分散液，该水分散液在1厘米厚的石英比色皿中，能完全吸收小于370纳米的紫外光，紫外线吸收能力强；同时在大于400纳米的可见光区域具有极高的透光性，透光度大于百分之八十。同P25纳米二氧化钛材料相比，以550纳米波长为例，本实施例3获得的产品透明度提高了45倍，大大的拓展了二氧化钛材料在紫外吸收、美观等产品领域的应用。
本实施例3获得纳米二氧化钛材料具有很好的光催化活性。实验操作同实施例1，本实施例3获得纳米二氧化钛材料分解亚甲基蓝染料的效率大约是商业P25材料的7.2倍，12小时甲醛去除率为百分之八十五，具有优异的除甲醛效果。
实施例4
搅拌下，往200毫升去离子水中逐渐通入钛酸异丙酯气体，酸异丙酯气体通入的总量为10克，形成水合氢氧化钛沉淀；将上述水合氢氧化钛沉淀经分离洗涤操作去除有机物，后经分离干燥获得氢氧化钛粉末。随后，取2克上述获得的氢氧化钛粉末，搅拌下加入1.0克质量分数为百分之十五的高氯酸溶液，持续搅拌形成微湿的氢氧化钛混合物。随后，将上述微湿的氢氧化钛混合物放入反应釜中密封。最后，将上述反应釜放入微波炉中，在160摄氏度下微波加热2小时，获得纳米二氧化钛产物。
本实施例4获得的二氧化钛材料产物经常温常压自然干燥后为粉末状固体，外观颜色为浅灰白色，振实密度约为0.93克每毫升。低倍扫描电镜观察到样品的形貌为无规则的微米颗粒；进一步放大扫描电镜倍率，可以观察到这些微米颗粒主要由8纳米至18纳米，分散性较好的纳米级二氧化钛粒子团聚构成。X射线衍射证实本实施例4获得的纳米二氧化钛主要晶相为结晶性良好的锐钛矿相，同时还含有微量的金红石相，锐钛/金红石复合晶相有利于促进光生“电子-空穴”对的分离效果，提升二氧化钛材料的光催化效率。
将少量本实施例4获得的二氧化钛材料产物放入纯净水中，可以看到二氧化钛材料产物自发的“溶解”分散在纯净水中，形成纳米二氧化钛粒子稳定悬浮的胶体状水分散液，该分散液中纳米粒子悬浮稳定、不团聚，具有明显的丁达尔现象，分散液放置6个月也不会出现明显分层现象。
将实施例4得到的纳米二氧化钛分散于纯净水中，形成纳米二氧化钛质量分数为万分之五的水分散液，该水分散液在1厘米厚的石英比色皿中，能完全吸收小于370纳米的紫外光，紫外线吸收能力强；同时在大于400纳米的可见光区域具有极高的透光性，透光度大于百分之九十。同P25纳米二氧化钛材料相比，以550纳米波长为例，本实施例4获得的产品透明度提高了61倍，大大拓展了二氧化钛材料在紫外吸收、美观等产品领域的应用。
本实施例4获得纳米二氧化钛材料具有很好的光催化活性。实验操作同实施例1，本实施例4获得纳米二氧化钛材料分解亚甲基蓝染料的效率大约是商业P25材料的10倍，12小时甲醛去除率为百分之九十三，具有优异的除甲醛效果。
实施例5
按水和乙醇钛质量比为10:1的量，将水汽和乙醇钛气体混合，形成水合氢氧化钛沉淀；将上述水合氢氧化钛沉淀经分离洗涤操作去除有机物，后经分离干燥获得氢氧化钛粉末。随后，取2克上述获得的氢氧化钛粉末，搅拌下加入1.8克质量分数为百分之五的硝酸溶液，持续搅拌形成微湿的氢氧化钛混合物。随后，将上述微湿的氢氧化钛混合物放入反应釜中密封。最后，将上述反应釜放入微波炉中，在140摄氏度下微波加热3小时，获得纳米二氧化钛产物。
本实施例5获得的二氧化钛材料产物经常温常压自然干燥后为粉末状固体，外观颜色为白色，振实密度约为0.95克每毫升。低倍扫描电镜观察到样品的形貌为无规则的微米颗粒；进一步放大扫描电镜倍率，可以观察到这些微米颗粒主要由10纳米至20纳米，分散性较好的纳米级二氧化钛粒子团聚构成。X射线衍射证实本实施例5获得的纳米二氧化钛主要晶相为结晶性良好的锐钛矿相。
将少量本实施例5获得的二氧化钛材料产物放入纯净水中，可以看到二氧化钛材料产物自发的“溶解”分散在纯净水中，形成纳米二氧化钛粒子稳定悬浮的胶体状水分散液，该分散液中纳米粒子悬浮稳定、不团聚，具有明显的丁达尔现象，分散液放置6个月也不会出现明显分层现象。
将实施例5得到的纳米二氧化钛分散于纯净水中，形成纳米二氧化钛质量分数为万分之五的水分散液，该水分散液在1厘米厚的石英比色皿中，能完全吸收小于370纳米的紫外光，紫外线吸收能力强；同时在大于400纳米的可见光区域具有极高的透光性，透光度大于百分之五十。同P25纳米二氧化钛材料相比，以550纳米波长为例，本实施例5获得的产品透明度提高了30倍，拓展了二氧化钛材料在紫外吸收、美观等产品领域的应用。
本实施例5获得纳米二氧化钛材料具有很好的光催化活性。实验操作同实施例1，本实施例5获得纳米二氧化钛材料分解亚甲基蓝染料的效率大约是商业P25材料的8倍，12小时甲醛去除率为百分之九十五，具有优异的除甲醛效果。
实施例6
搅拌下，将10克乙二醇钛缓慢滴加到200毫升去离子水中，搅拌形成水合氢氧化钛沉淀；将上述水合氢氧化钛沉淀经分离洗涤操作去除有机物，后经分离干燥获得氢氧化钛粉末。随后，取2克上述获得的氢氧化钛，搅拌下加入0.8克质量分数为百分之十的氢氟酸溶液，持续搅拌形成微湿的氢氧化钛混合物。随后，将上述微湿的氢氧化钛混合物放入反应釜中密封。最后，将上述反应釜放入油浴中，在180摄氏度下加热10小时，获得纳米二氧化钛产物。
本实施例6获得的二氧化钛材料产物经常温常压自然干燥后为粉末状固体，外观颜色为白色，振实密度约为1.0克每毫升。低倍扫描电镜观察到样品的形貌为无规则的微米颗粒；进一步放大扫描电镜倍率，可以观察到这些微米颗粒主要由5纳米至15纳米，分散性较好的纳米级二氧化钛粒子团聚构成。X射线衍射证实本实施例6获得的纳米二氧化钛主要晶相为结晶性良好的锐钛矿相。
将少量本实施例6获得的二氧化钛材料产物放入纯净水中，可以看到二氧化钛材料产物自发的“溶解”分散在纯净水中，形成纳米二氧化钛粒子稳定悬浮的胶体状水分散液，该分散液中纳米粒子悬浮稳定、不团聚，具有明显的丁达尔现象，分散液放置6个月也不会出现明显分层现象。
将实施例6得到的纳米二氧化钛分散于纯净水中，形成纳米二氧化钛质量分数为万分之五的水分散液，该水分散液在1厘米厚的石英比色皿中，能完全吸收小于370纳米的紫外光，紫外线吸收能力强；同时在大于400纳米的可见光区域具有极高的透光性，透光度大于百分之六十。同P25纳米二氧化钛材料相比，以550纳米波长为例，本实施例6获得的产品透明度提高了40倍，拓展了二氧化钛材料在紫外吸收、美观等产品领域的应用。
本实施例6获得纳米二氧化钛材料具有很好的光催化活性。实验操作同实施例1，本实施例6获得纳米二氧化钛材料分解亚甲基蓝染料的效率大约是商业P25材料的7.4倍，12小时甲醛去除率为百分之九十六，具有优异的除甲醛效果。
实施例7
取实施例1至6任一方式获得的纳米二氧化钛产物1克，加入到50克水中形成水分散液；后取上述分散液20克与20克质量分数为百分之五的聚乙烯醇水溶液中混合，得到纳米二氧化钛/聚乙烯醇透明分散液复合材料。该分散液复合材料为透明状，可以喷涂在透明、美观材料表面，干燥后不产生斑点，不影响材料表面的颜色；该分散液复合材料使用在材料表面形成致密涂层，不易脱落，具有优异的光催化性能，可以去除甲醛，具有抗菌和自清洁功能。
实施例8
取实施例1至6任一方式获得的纳米二氧化钛产物1克，加入到100克质量分数为百分之五十的乙醇水溶液中形成分散液；后取上述分散液50克，往其中缓慢加入0.5毫升的正硅酸乙酯形成混合液；最后，将上述混合液在搅拌条件下，于80摄氏度下反应5小时，获得纳米氧化钛/氧化硅透明复合材料。该复合材料为透明状，可以喷涂在透明、美观材料表面，干燥后不产生斑点，不影响材料表面的颜色；该复合材料使用在材料表面形成致密涂层，不易脱落，具有优异的光催化性能，可以去除甲醛，具有抗菌和自清洁功能。
实施例9
取实施例1至6任一方式获得的纳米二氧化钛产物1克，加入到100克水中形成水分散液，该分散液即为光触媒；将上述光触媒喷涂墙体表面，干燥后不产生斑点，具有优异的光催化分解有机物性能，可用于去除甲醛等室内、车内有机空气污染物，起到空气净化的效果。
实施例10
取实施例1至6任一方式获得的纳米二氧化钛产物1克，加入到50克水中形成水分散液，该分散液即为光触媒；将上述光触媒喷涂基材表面，干燥后不产生斑点，具有优异抗菌消毒功能。
对比例1
搅拌下，将10克钛酸四丁酯缓慢滴加到200毫升去离子水中，搅拌形成水合氢氧化钛沉淀；将上述水合氢氧化钛沉淀经分离洗涤操作去除有机物，后经分离干燥获得氢氧化钛粉末。随后，取2克上述获得的氢氧化钛粉末，搅拌下加入5克质量分数为百分之二十的盐酸溶液，持续搅拌形成氢氧化钛悬浊液。随后，将上述氢氧化钛悬浊液放入反应釜中密封。最后，将上述反应釜放入烘箱中，在140摄氏度下加热15小时，获得产物。本对比例获得产物中含有大量的花瓣状大颗粒，如扫描电镜图10所示；同时产品无法分散在水中形成稳定、透明的分散液，得到的产物为悬浊液体，几个小时内便会出现沉淀分层，如图11所示；XRD测试表明本对比例获得的二氧化钛产物主要为金红石相二氧化钛，无法获得实施例1得到的高活性锐钛矿相二氧化钛；本对比例产品的亚甲基蓝的光催化降解性能小于P25商业产品，效率只是P25的三分之一，也仅为实施例1产品性能的三十分之一，光催化性能极差；此外，本对比例1得的二氧化钛材料分散液在极低浓度下的可见光透光度小于百分之五，大大限制了该材料在自清洁、美观、膜等产品领域的应用。。本对比例在产物形貌、分散性、晶相、催化效率等结构、性能上均无法获得实施例产物的发明效果。
对比例2
搅拌下，将10克钛酸四丁酯缓慢滴加到200毫升去离子水中，搅拌形成水合氢氧化钛沉淀；将上述水合氢氧化钛沉淀经分离洗涤操作去除有机物，后经分离干燥获得氢氧化钛粉末。随后，取2克上述获得的氢氧化钛粉末，搅拌下加入0.5克水，持续搅拌形成微湿的氢氧化钛。随后，将上述微湿的氢氧化钛放入反应釜中密封。最后，将上述反应釜放入烘箱中，在140摄氏度下加热15小时，获得产物。本对比例无法将反应物完全转化为结晶性的纳米二氧化钛产物；本对比例获得产物中含有大量大颗粒，无法分散在水中形成稳定、透明的分散液，得到的产物为悬浊液体，几个小时内便会出现沉淀分层；此外，本对比产物的光催化性能小于P25商业产品，亚甲基蓝的降解效率仅为P25的0.9倍，光催化性能不佳。本对比例在产物形貌、分散性、化效率等结构、性能上均无法获得实施例产物的发明效果。
本文引用的任何数值都包括从下限值到上限值之间以一个单位递增的下值和上值的所有值，在任何下值和任何更高值之间存在至少两个单位的间隔即可。举例来说，如果阐述了一个部件的数量或过程变量(例如温度、压力、时间等)的值是从1到90，优选从20到80，更优选从30到70，则目的是为了说明该说明书中也明确地列举了诸如15到85、22到68、43到51、30到32等值。对于小于1的值，适当地认为一个单位是0.0001、0.001、0.01、0.1。这些仅仅是想要明确表达的示例，可以认为在最低值和最高值之间列举的数值的所有可能组合都是以类似方式在该说明书明确地阐述了的。
除非另有说明，所有范围都包括端点以及端点之间的所有数字。与范围一起使用的“大约”或“近似”适合于该范围的两个端点。因而，“大约20到30”旨在覆盖“大约20到大约30”，至少包括指明的端点。
应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照所附权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为发明人没有将该主题考虑为所公开的发明主题的一部分。

Claims (10)

1.一种二氧化钛材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将钛醇盐与水反应形成水合氢氧化钛沉淀；
将所述水合氢氧化钛沉淀进行分离并干燥；
将所述干燥后的氢氧化钛与少量的酸溶液进行混合；
将所述氢氧化钛与酸溶液的混合物在密封条件下进行加热反应，获得含有结晶性纳米二氧化钛粒子的固体二氧化钛材料，该固体二氧化钛材料可在水中自发分散形成纳米二氧化钛粒子稳定悬浮的水分散液。
2.如权利要求1所述的一种二氧化钛材料的制备方法，其特征在于，还包括：对所述分离并干燥后的氢氧化钛进行处理，获得含有纳米晶种的氢氧化钛；所述处理方式选自热液处理、退火处理、混入晶种的方式中的一种或者几种方式的组合。
3.如权利要求1所述的一种二氧化钛材料的制备方法，其特征在于：所述钛醇盐选自甲醇钛、乙醇钛、异丙醇钛、正丙醇钛、钛酸四丁酯、异丁醇钛、戊醇钛、异戊醇钛、己醇钛、乙二醇钛、丙三醇钛中的一种或者几种。
4.如权利要求1所述的一种二氧化钛材料的制备方法，其特征在于：所述钛醇盐与水反应的条件为钛醇盐与水直接接触反应；所述直接接触反应包括钛醇盐直接加入水中、水直接加入钛醇盐中、水汽直接通入钛醇盐中、钛醇盐气体直接通入水中、水汽与钛醇盐气体直接接触中的一种或者几种方式的组合。
5.如权利要求1所述的一种二氧化钛材料的制备方法，其特征在于：所述少量的酸溶液与氢氧化钛的质量百分比为百分之二至百分之百；优选的质量百分比为百分之五至百分之五十。
6.如权利要求1所述的一种二氧化钛材料的制备方法，其特征在于：所述酸溶液选自盐酸溶液、高氯酸溶液、次氯酸溶液、硝酸溶液、氢氟酸溶液、四氯化钛溶液、三氯化钛溶液中的一种或者几种的组合；所述酸溶液中酸的质量分数为百分之一至百分之五十。
7.如权利要求1所述的一种二氧化钛材料的制备方法，其特征在于：所述密封为将氢氧化钛与酸溶液的混合物放入体积固定的容器中密封；所述体积固定的容器在加热的情况下不发生体积变化。
8.如权利要求1所述的一种二氧化钛材料的制备方法，其特征在于：所述加热反应的温度为100摄氏度至200摄氏度；所述加热反应的时间为2小时至24小时。
9.一种采用权利要求1至8任意一项所述制备方法所制备的二氧化钛材料，其特征在于，所述二氧化钛材料为固体；所述二氧化钛材料含有结晶性纳米二氧化钛粒子；所述二氧化钛材料与水混合可自发分散形成纳米二氧化钛粒子稳定悬浮的水分散液。
10.如权利要求9所述的一种二氧化钛材料，其特征在于：所述二氧化钛材料表面为酸性；所述二氧化钛材料不含有机物。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006051061A1 (en) * 2004-11-11 2006-05-18 Basell Poliolefine Italia S.R.L. Preparation of tio2 powders from a waste liquid containing titanium compounds
CN101049961A (zh) * 2007-05-18 2007-10-10 广东省生态环境与土壤研究所 一种高活性纳米二氧化钛溶胶的制备方法
CN102730754A (zh) * 2012-06-07 2012-10-17 江苏恒智纳米科技有限公司 一种纳米二氧化钛水性胶体的制备方法
CN103721694A (zh) * 2013-12-06 2014-04-16 浙江大学 一种三相混晶二氧化钛材料的制备方法
JP2014151266A (ja) * 2013-02-08 2014-08-25 Shin Etsu Chem Co Ltd コロイド溶液の濃縮方法及び濃厚コロイド溶液
CN107140684A (zh) * 2017-06-13 2017-09-08 重庆邮电大学 一种二氧化钛大尺寸纳米片的制备方法及其产品

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006051061A1 (en) * 2004-11-11 2006-05-18 Basell Poliolefine Italia S.R.L. Preparation of tio2 powders from a waste liquid containing titanium compounds
CN101049961A (zh) * 2007-05-18 2007-10-10 广东省生态环境与土壤研究所 一种高活性纳米二氧化钛溶胶的制备方法
CN102730754A (zh) * 2012-06-07 2012-10-17 江苏恒智纳米科技有限公司 一种纳米二氧化钛水性胶体的制备方法
JP2014151266A (ja) * 2013-02-08 2014-08-25 Shin Etsu Chem Co Ltd コロイド溶液の濃縮方法及び濃厚コロイド溶液
CN103721694A (zh) * 2013-12-06 2014-04-16 浙江大学 一种三相混晶二氧化钛材料的制备方法
CN107140684A (zh) * 2017-06-13 2017-09-08 重庆邮电大学 一种二氧化钛大尺寸纳米片的制备方法及其产品

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ZENGHE LI: "Preparation of nano-titanium dioxide from ilmenite using sulfuric acid-decomposition by liquid phase method", 《POWDER TECHNOLOGY》, vol. 287 *
李洁: "氢氧化钠熔盐分解钛渣制备二氧化钛的热力学分析", 《化工学报》, vol. 63, no. 6 *

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