CN114275809A - 一种二氧化钛气凝胶的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及微纳米材料制备技术的应用,具体涉及一种二氧化钛气凝胶的制备方法,制备方法简单、便于工业生产,具有广阔的应用前景;该方法包括如下步骤:步骤1、以二氧化钛粉末为原料,置于NaOH水溶液中,在指定温度范围下进行水热合成,然后将得到的白色块体产物采用去离子水清洗数次,随后置于低表面能有机试剂的水溶液中浸泡,然后置于指定温度的烘箱中干燥处理,得到二氧化钛气凝胶前驱体;步骤2、将二氧化钛气凝胶前驱体置于马弗炉中在指定温度下热处理,便得到二氧化钛气凝胶。具有简单、实用的特点,促进其在耐火、阻燃、保温、节能环保等领域中的有效应用具有重要的现实意义,其制备工艺简单可行,具有广泛的实际应用价值与工业生产前景。
Description
技术领域
本发明涉及微纳米材料制备技术的应用,具体涉及一种二氧化钛气凝胶的制备方法。
背景技术
二氧化钛具有优良的物理化学性能,且价格便宜,在耐火、阻燃、保温、节能环保等领域具有重要的应用前景。目前,二氧化钛等陶瓷气凝胶的获取往往涉及到冷冻/超临界干燥等工艺过程,该类工艺过程较为复杂、成本高、不宜大批量生产。
发明内容
为了解决这一问题,本发明提出了一种二氧化钛气凝胶的制备方法,制备方法简单、便于工业生产,具有广阔的应用前景。
为解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案为:一种二氧化钛气凝胶的制备方法,该方法包括如下步骤:
步骤1、以二氧化钛粉末为原料,置于NaOH水溶液中,在指定温度范围下进行水热合成,然后将得到的白色块体产物采用去离子水清洗数次,随后置于低表面能有机试剂的水溶液中浸泡,然后置于指定温度的烘箱中干燥处理,得到二氧化钛气凝胶前驱体;
步骤2、将二氧化钛气凝胶前驱体置于马弗炉中在指定温度下热处理,便得到二氧化钛气凝胶。
作为优选,步骤1中所述制备二氧化钛气凝胶前驱体,包括如下步骤:
1.1、常温下称取NaOH,溶于去离子水中,配制得到5~15mol/L的NaOH水溶液;
1.2、然后将1~4g二氧化钛粉末置于上述配置的的NaOH水溶液中,超声处理10~40min,随后将混合物转移到水热反应釜中;
1.3、然后置于150~200℃烘箱中反应18~30h;
1.4、待反应釜自然冷却后,将白色块体产物采用去离子水进行冲洗处理2~8次;
1.5、随后置于体积分数为30~100%的低表面能有机试剂水溶液中浸泡12~48h;
1.6、再置于100~200℃烘箱中干燥处理1~4h,得到二氧化钛气凝胶前驱体。
作为优选,步骤2中所述二氧化钛气凝胶前驱体置于马弗炉的中央位置处,在空气气氛中,从室温到设定温度的升温速率为1~10℃/min;400~700℃恒温反应时间为1~3h,制备得到二氧化钛气凝胶。
作为优选,步骤1中所述二氧化钛气凝胶是由二氧化钛纤维构成,其中二氧化钛纤维的直径在50~500nm,长度为5~50μm。
作为优选,步骤2中所述二氧化钛气凝胶密度为50~150mg/cm3。
本发明的二氧化钛气凝胶的制备方法可达到如下有益效果:
具有简单、实用的特点,促进其在耐火、阻燃、保温、节能环保等领域中的有效应用具有重要的现实意义,其制备工艺简单可行,具有广泛的实际应用价值与工业生产前景。
附图说明
图1为狗尾巴草支撑的二氧化钛气凝胶照片。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案,而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明的二氧化钛气凝胶的制备方法,包括如下步骤:
步骤1、以一定量的二氧化钛粉末为原料,置于一定体积、一定浓度的NaOH水溶液中,并超声处理一定时间,随后在一定温度下进行水热合成,然后将得到的白色块体产物采用去离子水清洗数次,随后置于一定浓度的低表面能有机试剂(如:丙酮、甲醇、乙醇等)水溶液中浸泡一定时间,然后置于一定温度的烘箱中干燥处理一定时间,得到二氧化钛气凝胶前驱体;
步骤2、将二氧化钛气凝胶前驱体置于马弗炉中一定温度下热处理一定时间,便得到二氧化钛气凝胶。
步骤1中所述二氧化钛粉末的质量为2~3g;所述NaOH水溶液的体积为100mL;浓度为5~10mol/L;所述超声处理时间为10~20min;所述水热合成的反应温度为150~200℃,反应时间为24h;所述白色块体产物采用去离子水清洗次数为3~5次;所述低表面能有机试剂(如:丙酮、甲醇、乙醇等)水溶液中有机试剂的体积分数为30~100%,低表面能有机试剂(如:丙酮、甲醇、乙醇等)水溶液中浸泡处理时间为12~24h;所述烘箱中干燥处理具体为:在温度为150~200℃烘箱中干燥处理1~2h;
步骤2中所述二氧化钛气凝胶前驱体在马弗炉中热处理具体为:二氧化钛气凝胶置于马弗炉的中央位置处;热处理气氛为空气气氛;热处理温度为500~600℃;从室温到设定温度的升温速率为1~10℃/min;500~600℃恒温反应时间为1~2h。
本发明在具体实施时,可以按照如下实施例进行:
实施例1
常温下称取一定量的NaOH,溶于一定量去离子水中,配制得到10mol/L的NaOH水溶液;然后将2g二氧化钛粉末置于上述配置的100mLNaOH水溶液中,超声处理20min,随后将混合物转移到水热反应釜中;然后置于200℃烘箱中反应24h;待反应釜自然冷却后,将白色块体产物采用去离子水进行清洗处理5次;随后置于体积分数为100%的乙醇水溶液中浸泡24h;置于200℃烘箱中干燥处理2h,得到二氧化钛气凝胶前驱体。将二氧化钛气凝胶前驱体置于马弗炉的中央位置处,在空气气氛中,600℃恒温反应时间为1h(从室温到设定温度的升温速率为10℃/min),制备得到二氧化钛气凝胶。所得二氧化钛气凝胶是由二氧化钛纤维构成,其中二氧化钛纤维的直径在50~200nm,长度为5~20μm;所得二氧化钛气凝胶密度为50mg/cm3。
实施例2
常温下称取一定量的NaOH,溶于一定量去离子水中,配制得到8mol/L的NaOH水溶液;然后将3g二氧化钛粉末置于上述配置的100mLNaOH水溶液中,超声处理10min,随后将混合物转移到水热反应釜中;然后置于180℃烘箱中反应24h;待反应釜自然冷却后,将白色块体产物采用去离子水进行清洗处理4次;随后置于体积分数为60%的丙酮水溶液中浸泡24h;置于180℃烘箱中干燥处理1h,得到二氧化钛气凝胶前驱体。将二氧化钛气凝胶前驱体置于马弗炉的中央位置处,在空气气氛中,600℃恒温反应时间为2h(从室温到设定温度的升温速率为5℃/min),制备得到二氧化钛气凝胶。所得二氧化钛气凝胶是由二氧化钛纤维构成,其中二氧化钛纤维的直径在100~300nm,长度为10~30μm;所得二氧化钛气凝胶密度为100mg/cm3。
实施例3
常温下称取一定量的NaOH,溶于一定量去离子水中,配制得到5mol/L的NaOH水溶液;然后将3g二氧化钛粉末置于上述配置的100mLNaOH水溶液中,超声处理10min,随后将混合物转移到水热反应釜中;然后置于150℃烘箱中反应24h;待反应釜自然冷却后,将白色块体产物采用去离子水进行清洗处理3次;随后置于体积分数为30%的甲醇水溶液中浸泡24h;置于150℃烘箱中干燥处理1h,得到二氧化钛气凝胶前驱体。将二氧化钛气凝胶前驱体置于马弗炉的中央位置处,在空气气氛中,500℃恒温反应时间为2h(从室温到设定温度的升温速率为1℃/min),制备得到二氧化钛气凝胶。所得二氧化钛气凝胶是由二氧化钛纤维构成,其中二氧化钛纤维的直径在200~500nm,长度为10~50μm;所得二氧化钛气凝胶密度为150mg/cm3。
以上仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变形,这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种二氧化钛气凝胶的制备方法,其特征在于,该方法包括如下步骤:
步骤1、以二氧化钛粉末为原料,置于NaOH水溶液中,在指定温度范围下进行水热合成,然后将得到的白色块体产物采用去离子水清洗数次,随后置于低表面能有机试剂的水溶液中浸泡,然后置于指定温度的烘箱中干燥处理,得到二氧化钛气凝胶前驱体;
步骤2、将二氧化钛气凝胶前驱体置于马弗炉中在指定温度下热处理,便得到二氧化钛气凝胶。
2.根据权利要求1所述的二氧化钛气凝胶的制备方法,其特征在于,步骤1中所述制备二氧化钛气凝胶前驱体,包括如下步骤:
1.1、常温下称取NaOH,溶于去离子水中,配制得到5~15mol/L的NaOH水溶液;
1.2、然后将1~4g二氧化钛粉末置于上述配置的的NaOH水溶液中,超声处理10~40min,随后将混合物转移到水热反应釜中;
1.3、然后置于150~200℃烘箱中反应18~30h;
1.4、待反应釜自然冷却后,将白色块体产物采用去离子水进行冲洗处理2~8次;
1.5、随后置于体积分数为30~100%的低表面能有机试剂水溶液中浸泡12~48h;
1.6、再置于100~200℃烘箱中干燥处理1~4h,得到二氧化钛气凝胶前驱体。
3.根据权利要求1所述的二氧化钛气凝胶的制备方法,其特征在于,步骤2中所述二氧化钛气凝胶前驱体置于马弗炉的中央位置处,在空气气氛中,从室温到设定温度的升温速率为1~10℃/min;400~700℃恒温反应时间为1~3h,制备得到二氧化钛气凝胶。
4.根据权利要求1所述的二氧化钛气凝胶的制备方法,其特征在于,步骤1中所述二氧化钛气凝胶是由二氧化钛纤维构成,其中二氧化钛纤维的直径在50~500nm,长度为5~50μm。
5.根据权利要求1所述的二氧化钛气凝胶的制备方法,其特征在于,步骤2中所述二氧化钛气凝胶密度为50~150mg/cm3。
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