CN114433050B - 一种氧化钛-氧化硅复合材料的制备方法 - Google Patents

一种氧化钛-氧化硅复合材料的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114433050B
CN114433050B CN202011197407.XA CN202011197407A CN114433050B CN 114433050 B CN114433050 B CN 114433050B CN 202011197407 A CN202011197407 A CN 202011197407A CN 114433050 B CN114433050 B CN 114433050B
Authority
CN
China
Prior art keywords
titanium oxide
composite material
hours
titanium
silicon oxide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202011197407.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN114433050A (zh
Inventor
高长秋
范峰
凌凤香
王少军
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sinopec Dalian Petrochemical Research Institute Co ltd
China Petroleum and Chemical Corp
Original Assignee
Sinopec Dalian Petrochemical Research Institute Co ltd
China Petroleum and Chemical Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sinopec Dalian Petrochemical Research Institute Co ltd, China Petroleum and Chemical Corp filed Critical Sinopec Dalian Petrochemical Research Institute Co ltd
Priority to CN202011197407.XA priority Critical patent/CN114433050B/zh
Publication of CN114433050A publication Critical patent/CN114433050A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114433050B publication Critical patent/CN114433050B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J21/00Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
    • B01J21/06Silicon, titanium, zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
    • B01J21/08Silica
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J21/00Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
    • B01J21/06Silicon, titanium, zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
    • B01J21/063Titanium; Oxides or hydroxides thereof
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/30Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • B01J35/39Photocatalytic properties
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/60Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J35/61Surface area
    • B01J35/61310-100 m2/g
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/60Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J35/61Surface area
    • B01J35/615100-500 m2/g
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/03Precipitation; Co-precipitation
    • B01J37/031Precipitation
    • B01J37/033Using Hydrolysis
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/08Heat treatment
    • B01J37/082Decomposition and pyrolysis
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/08Heat treatment
    • B01J37/10Heat treatment in the presence of water, e.g. steam
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

本发明公开了一种氧化钛‑氧化硅复合材料及其制备方法。所述材料为核壳结构,材料的中心为氧化钛,壳层为氧化硅。所述的合成方法是将氧化钛、十八烷基三氯硅烷、溶剂搅拌混合,之后干燥;然后与醇类、硅源混合;再放在醇类环境中处理,再放在含有醇类和碱类的水蒸气环境中处理;再经净化、干燥、热处理即得到氧化钛‑氧化硅复合材料。本发明提供的材料具有核壳结构特征,制备方法简单易行。

Description

一种氧化钛-氧化硅复合材料的制备方法
技术领域
本发明属于多孔无机材料合成领域,具体地说是一种氧化钛-氧化硅复合材料及其制备方法。
背景技术
随着材料科学的发展,各种有机无机材料层出不穷。又随着电镜等高科技表征技术的进步,人们深入地认识到材料的性能和功能与材料的结构性质密不可分。
CN102704273A,一种聚丙烯酸酯/中空二氧化硅纳米复合皮革涂饰剂的制备方法。该发明采用聚苯乙烯微球为模板制备中空二氧化硅纳米粒子,并将其与聚丙烯酸酯共混制备聚丙烯酸酯/中空二氧化硅纳米复合皮革涂饰剂。该发明主要作为皮革涂饰剂使用。
CN108525659A,一种利用核桃青皮粗提液制备核壳型钒酸铋@介孔二氧化硅复合材料的方法。该发明是利用核桃青皮粗提液制备核壳型钒酸铋@介孔二氧化硅复合材料,利用核桃青皮提取物中植物多酚化合物,通过调控金属离子的种类,在以窄禁带半导体钒酸铋表面利用金属离子和植物多酚配位组装合成出了钒酸铋@金属-植物多酚配合物核壳结构,并以此为基础,通过溶胶凝胶-煅烧法设计合成核壳型钒酸铋@介孔二氧化硅复合材料。合成出的材料可用于环保、催化、生物医药等领域。
CN103803580A,一种核壳结构的同晶ZSM-5复合分子筛及其制备方法公开了一种复合材料制备方法。该专利包括以下步骤:第一步,将硅源A、ZSM-5分子筛、氢氧化钠和水的混合物进行晶化;第二步,将硅源B和铝源加入到第一步的混合物中,继续晶化,洗涤、干燥、焙烧晶化产物,制得ZSM-5复合分子筛。
CN103506118A,一种制备介孔二氧化硅/碱式硅酸铜核壳复合材料的方法公开了一种复合材料制备方法。该专利包括以下步骤:(1)将二氧化硅球放入去离子水中,超声分散形成白色乳液;(2)然后将一定量含铜化合物和少量氨水加入到去离子水中形成混合溶液;(3)将两份溶液混合,搅拌一定时间,将搅拌均匀的乳液放入水浴中,在室温~95℃之间,机械搅拌0~30h,在空气中冷却至室温,离心、洗涤并干燥后得到介孔二氧化硅/碱式硅酸铜核壳复合材料。
虽然现有技术公开大量核壳结构材料的制备方法,但是由于不同材料的特殊性,合成出的核壳材料还不够完美,壳层包覆的不均匀,壳层不稳定易脱落,有些制备方法比较复杂成本较高。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明提供了一种氧化钛-氧化硅复合材料及其合成方法。本发明提供的氧化钛-氧化硅复合材料具有核壳结构特征,制备方法简单易行制备方法简单易行,解决了目前常规方法得到的核壳材料结构不完美,壳层包覆不均匀和壳层不稳定易脱落等问题,尤其是壳层厚度不容易控制的问题。
本发明第一方面提供了一种氧化钛-氧化硅复合材料,核心是氧化钛颗粒,粒度范围在0.5~5μm;壳层为氧化硅,壳层厚度为10~260nm;比表面积为50~120 m2/g。
本发明制备的氧化硅-沸石复合材料的孔结构参数采用N2吸附-脱附表征,总比表面积按BET公式计算,材料的形态及壳层厚度等采用透射电子显微镜表征。
本发明第二方面还提供了一种上述氧化钛-氧化硅复合材料的合成方法。
一种氧化钛-氧化硅复合材料的合成方法,包括以下内容:
(a)将氧化钛、十八烷基三氯硅烷、溶剂搅拌混合,之后干燥;
(b)步骤(1)的产物与醇类、硅源混合,先在醇类环境中处理,再于含有醇类和碱类的水蒸气环境中处理;
(c)步骤(b)的物料经过净化、干燥、热处理即得到所述氧化钛-氧化硅复合材料。
进一步的,所述的溶剂为苯、甲苯、乙苯中的一种或几种。
进一步的,所述的氧化钛、十八烷基三氯硅烷、溶剂的质量比为1:0.2~1.7:5~12,优选1:0.3~1.5:6~11。
本发明的氧化钛-氧化硅复合材料的制备方法中,所述搅拌应在一定温度条件下进行,如温度为20~60℃,优选为30~50℃;搅拌时间为1~5h,优选2~4h。干燥是指在100~140℃条件下处理5~15h。
进一步的,所述的硅源为正硅酸甲酯、正硅酸乙酯或正硅酸丙酯,优选正硅酸乙酯。
进一步的,步骤(b)所述第一个醇类为甲醇、乙醇、丙醇、丁醇中的一种,优选乙醇。所述醇类的用量采用等体积饱和浸渍法确定。
进一步的,步骤(b)中氧化钛、硅源的质量比为1:0.0004~0.006,优选1:0.0005~0.005。
进一步的,所述的含有醇类和碱类的水蒸气中,醇类为甲醇、乙醇、丙醇、丁醇中的至少一种,优选乙醇。碱类为有机碱,包括四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵、二乙胺、三乙胺中的至少一种。
进一步的,步骤(b)所述的醇类蒸汽环境中的处理温度是20~60℃,优选30~50℃,时间为1~6h,优选2~5h。氧化钛与醇类的质量比为1:80~120 ,优选1:90~110。
进一步的,步骤(b)所述含有醇类和碱类的水蒸气环境中处理的温度为15~80℃,优选20~70℃,时间为10~55h,优选15~60h。其中,氧化钛、碱类、醇类、水的质量比为1:5~20:80~120:100,优选1:8~16:90~110:100。
进一步的,步骤(c)所述的净化和干燥为化学行业中熟知的常规操作。净化通常包括分离和洗涤过程。分离可以是过滤方法,洗涤指用去离子水或蒸馏水洗涤。净化过程通常包括多次分离和洗涤操作,一般为1~10次。所述干燥的条件一般包括:在100~140℃下干燥5~15h。
进一步的,步骤(c)所述的热处理是在100 ℃~200℃范围恒温处理2~5h,然后升温到250~400℃范围恒温处理2~5h。所述热处理最好在氧气中进行,氧气流量一般为500~2000 mL/min。
本发明方法中,氧化钛是制备氧化钛-氧化硅复合材料的关键条件,氧化钛需要满足一定条件才能制备出合格的氧化钛-氧化硅复合材料。本发明中,步骤(a)中所述氧化钛的粒度范围为0.5~5 μm。可以根据需要选择本领域的常规方法制备所需粒度的氧化钛。
本发明方法中,推荐采用以下方法制备满足条件的氧化钛颗粒。所述方法包括:先将尿素、添加剂与水混合,搅拌均匀后加入钛源,搅拌处理一定时间;接在放入反应釜中恒温处理;接着分离、洗涤和干燥后得到氧化钛。
进一步的,所述的钛源为硫酸钛、硝酸钛、氯化钛中的至少一种。所述的添加剂为十六烷基三甲基溴化铵、聚乙二醇中的至少一种。
进一步的,所述的尿素、添加剂、水和钛源的质量比为0.1~1:0.5~3:10~80:1,优选0.2~0.8:0.6~2.5:15~70:1。
进一步的,所述的搅拌处理时间为0.1~2h,优选0.2~1.8h。
进一步的,所述恒温处理的温度为100~180℃,优选为110~170℃;处理时间为10~35h,优选15~30h。
所述氧化钛的制备方法中,所述分离和洗涤为化学行业中熟知的常规操作。分离可以是过滤的方法,洗涤指用去离子水或蒸馏水洗涤。通常包括多次分离和洗涤操作,一般为1~10次。干燥条件一般是在100~140℃下干燥5~15h。
本发明提供的氧化钛-氧化硅复合材料可以作为光催化材料或其它催化材料的载体,并可广泛应用于光催化领域。
与现有技术相比较,本发明提供的氧化钛-氧化硅复合材料及其合成方法具有以下优点:
(1)本发明氧化钛-氧化硅复合材料制备方法中,在制备过程中首先通过加入十八烷基三氯硅烷和溶剂,在它们的互相作用下调节了氧化钛的表面性质,主要是氧化钛颗粒外表面的钛原子的电性质,使氧化钛更容易将含硅化合物吸附于其外表面,从而保证含硅化合物在氧化钛表面上直接分解为均匀完整的氧化硅壳层。可以解决现有方法制备的核壳材料中氧化硅壳层不均匀的问题。
(2)本发明氧化钛-氧化硅复合材料制备方法中,采用饱和浸渍法将硅源吸
附于核心材料的外表面,并先后于醇类蒸气和含有醇类和碱类的水蒸气环境中处理,这样可以使氧化硅层更稳定,更加容易控制硅源在核心材料的吸附量和硅源在核心材料上的水解速度,从而控制精确地控制氧化硅壳层的厚度,制备出符合要求的复合材料。避免了传统方法对壳层厚度难以控制的问题。并且有机碱作为关键原料具有提高壳层稳定性的作用。有机碱与硅物质在高温可以发生化学反应,起到烧结的作用,可以增强氧化硅层的硬度,也就提高了氧化硅壳层的稳定性。由于含有的有机碳,最终以二氧化碳和水蒸汽形式溢出,在氧化硅层中制造出更多的空隙,提高了客体物质在氧化硅层中的通过性。
附图说明
图1 为实施例1超声样品的TEM照片。
图2 为比较例1超声样品的TEM照片。
具体实施方式
实施例1
取一洁净容器,分别加入0.83g尿素、3.78g十六烷基三甲基溴化铵、88mL去离子水混合均匀,再加入3.2g硫酸钛,搅拌1h;接在放入反应釜中140℃处理20h;接着用去离子水洗涤多次5次,120℃干燥12h得到氧化钛。然后取1 g 氧化钛、0.57g十八烷基三氯硅烷、8g甲苯混合,40℃环境中搅拌3 h,接着将样品120℃干燥10h。再与0.0012 g正硅酸乙酯和0.83g乙醇混合,1g氧化钛对乙醇的等体积饱和吸附量是0.83g乙醇/1g氧化钛。然后将样品置于98g乙醇溶液上方的托盘中,样品和溶液处于非接触状态,在45℃条件下处理2h。然后将样品置于12.9g四乙基氢氧化铵、102.2g乙醇、100g水组成的溶液上方的托盘中,样品和溶液处于非接触状态,在45℃条件下处理15h。然后将所得样品用去离子水洗涤5次至中性,120℃干燥12h,然后在120℃恒温处理3h,再升温至300℃恒温处理3h,氧气流量为500mL/min。所得样品编号A1。
实施例2
取一洁净容器,分别加入取0.6g尿素、1.8g十六烷基三甲基溴化铵、45mL去离子水混合均匀,再加入3g硫酸钛,搅拌0.2h;接在放入反应釜中110℃处理30h;接着用去离子水洗涤多次5次,120℃干燥12h得到氧化钛;然后取1 g 氧化钛、1.5g十八烷基三氯硅烷、11g甲苯混合,50℃环境中搅拌4 h,接着将样品120℃干燥10h。再与0.005 g正硅酸乙酯和0.83g乙醇混合,1g氧化钛对乙醇的等体积饱和吸附量是0.83g乙醇/1g氧化钛。将样品置于90g乙醇溶液上方的托盘中,样品和溶液处于非接触状态,在30℃条件下处理5h。然后将样品置于8g四甲基氢氧化铵、90g乙醇、100g水组成的溶液上方的托盘中,样品和溶液处于非接触状态,在70℃条件下处理15h。然后将所得样品用去离子水洗涤5次至中性,120℃干燥12h,然后在100℃恒温处理5h,再升温至250℃恒温处理4h,氧气流量为500mL/min。所得样品编号A2。
实施例3
取一洁净容器,分别加入取2.4g尿素、7.5g十六烷基三甲基溴化铵、210mL去离子水混合均匀,再加入3g硫酸钛,搅拌1.8h;接在放入反应釜中170℃处理15h;接着用去离子水洗涤多次5次,120℃干燥12h得到氧化钛;然后取1 g 氧化钛、0.3g十八烷基三氯硅烷、6g甲苯混合,30℃环境中搅拌2 h,接着将样品120℃干燥10h。再与0.0005 g正硅酸乙酯和0.83g乙醇混合,1g氧化钛对乙醇的等体积饱和吸附量是0.83g乙醇/1g氧化钛。然后将样品置于110g乙醇溶液上方的托盘中,样品和溶液处于非接触状态,在50℃条件下处理2h。然后将样品置于16g四甲基氢氧化铵、110g乙醇、100g水组成的溶液上方的托盘中,样品和溶液处于非接触状态,在20℃条件下处理60h。然后将所得样品用去离子水洗涤5次至中性,120℃干燥12h,然后在200℃恒温处理2h,再升温至400℃范围恒温处理2h,氧气流量为2000mL/min。所得样品编号A3。
实施例4
取一洁净容器,分别加入取1.2g尿素、4.35g十六烷基三甲基溴化铵、100mL去离子水混合均匀,再加入3.1g硫酸钛,搅拌1h;接在放入反应釜中140℃处理20h;接着用去离子水洗涤多次5次,120℃干燥12h得到氧化钛;然后取1 g 氧化钛、1.32g十八烷基三氯硅烷、9.05g甲苯混合,45℃环境中搅拌3.5 h,接着将样品120℃干燥10h。再与0.0038 g正硅酸乙酯和0.83g乙醇混合,1g氧化钛对乙醇的等体积饱和吸附量是0.83g乙醇/1g氧化钛。然后将样品置于95g乙醇溶液上方的托盘中,样品和溶液处于非接触状态,在46℃条件下处理2h。然后将样品置于12.55g四丁基氢氧化铵、100g乙醇、100g水组成的溶液上方的托盘中,样品和溶液处于非接触状态,在54℃条件下处理18h。然后将所得样品用去离子水洗涤5次至中性,120℃干燥12h,然后在140℃恒温处理3h,再升温至370℃范围恒温处理3.5h,氧气流量为1000mL/min。所得样品编号A4。
实施例5
取一洁净容器,分别加入取1g尿素、3.54g聚乙二醇、77mL去离子水混合均匀,再加入3.4g硫酸钛,搅拌1h;接在放入反应釜中150℃处理20h;接着用去离子水洗涤多次5次,120℃干燥12h得到氧化钛;然后取1 g 氧化钛、1.25g十八烷基三氯硅烷、7.5g甲苯混合,48℃环境中搅拌4 h,接着将样品120℃干燥10h。再与0.0027 g正硅酸乙酯和0.83g乙醇混合,1g氧化钛对乙醇的等体积饱和吸附量是0.83g乙醇/1g氧化钛。然后将样品置于101.2g乙醇溶液上方的托盘中,样品和溶液处于非接触状态,在38℃条件下处理2h。然后将样品置于12.22g三乙胺、105.4g乙醇、100g水组成的溶液上方的托盘中,样品和溶液处于非接触状态,在28℃条件下处理45h。然后将所得样品用去离子水洗涤5次至中性,120℃干燥12h,然后在155℃恒温处理3h,再升温至320℃恒温处理3h,氧气流量为800mL/min。所得样品编号A5。
比较例1
参照实施例1的配比。
取一洁净容器,分别加入0.83g尿素、3.78g十六烷基三甲基溴化铵、88mL去离子水混合均匀,再加入3.2g硫酸钛,搅拌1h;接在放入反应釜中140℃处理20h;接着用去离子水洗涤多次5次,120℃干燥12h得到氧化钛。然后取1 g 氧化钛与0.0012 g正硅酸乙酯和0.83g乙醇混合,1g氧化钛对乙醇的等体积饱和吸附量是0.83g乙醇/1g氧化钛。然后将样品置于98g乙醇溶液上方的托盘中,样品和溶液处于非接触状态,在45℃条件下处理2h。然后将样品置于12.9g四乙基氢氧化铵、102.2g乙醇、100g水组成的溶液上方的托盘中,样品和溶液处于非接触状态,在45℃条件下处理15h。然后将所得样品用去离子水洗涤5次至中性,120℃干燥12h,然后在120℃恒温处理3h,再升温至300℃恒温处理3h,氧气流量为500mL/min。所得样品编号A6。
比较例2
参照实施例2的配比。
取一洁净容器,分别加入取0.6g尿素、1.8g十六烷基三甲基溴化铵、45mL去离子水混合均匀,再加入3g硫酸钛,搅拌0.2h;接在放入反应釜中110℃处理30h;接着用去离子水洗涤多次5次,120℃干燥12h得到氧化钛。然后取1 g 氧化钛、1.5g十八烷基三氯硅烷、11g甲苯混合,50℃环境中搅拌4 h,接着将样品120℃干燥10h。再与0.005 g正硅酸乙酯和0.83g乙醇混合,1g氧化钛对乙醇的等体积饱和吸附量是0.83g乙醇/1g氧化钛。然后将样品置于8g四甲基氢氧化铵、90g乙醇、100g水组成的溶液上方的托盘中,样品和溶液处于非接触状态,在70℃条件下处理15h。然后将所得样品用去离子水洗涤5次至中性,120℃干燥12h,然后在100℃恒温处理5h,再升温至250℃恒温处理4h,氧气流量为500mL/min。所得样品编号A7。
比较例3
参照实施例3的配比。
取一洁净容器,分别加入取2.4g尿素、7.5g十六烷基三甲基溴化铵、210mL去离子水混合均匀,再加入3g硫酸钛,搅拌1.8h;接在放入反应釜中170℃处理15h;接着用去离子水洗涤多次5次,120℃干燥12h得到氧化钛。然后取1 g 氧化钛、0.3g十八烷基三氯硅烷、6g甲苯混合,30℃环境中搅拌2 h,接着将样品120℃干燥10h。再与0.0005 g正硅酸乙酯和0.83g乙醇混合,1g氧化钛对乙醇的等体积饱和吸附量是0.83g乙醇/1g氧化钛。然后将样品置于110g乙醇溶液上方的托盘中,样品和溶液处于非接触状态,在50℃条件下处理2h。然后将所得样品用去离子水洗涤5次至中性,120℃干燥12h,然后在200℃恒温处理2h,再升温至400℃范围恒温处理2h,氧气流量为2000mL/min。所得样品编号A8。
比较例4
参照实施例4的配比。
取一洁净容器,分别加入取1.2g尿素、4.35g十六烷基三甲基溴化铵、100mL去离子水混合均匀,再加入3.1g硫酸钛,搅拌1h;接在放入反应釜中140℃处理20h;接着用去离子水洗涤多次5次,120℃干燥12h得到氧化钛;然后取1 g 氧化钛、1.32g十八烷基三氯硅烷、9.05g甲苯混合,45℃环境中搅拌3.5 h,接着将样品120℃干燥10h。再与0.0038 g正硅酸乙酯和0.83g乙醇混合,1g氧化钛对乙醇的等体积饱和吸附量是0.83g乙醇/1g氧化钛。然后将样品置于95g乙醇溶液上方的托盘中,样品和溶液处于非接触状态,在46℃条件下处理2h。然后将样品置于12.55g氨水(25%)、100g乙醇、100g水组成的溶液上方的托盘中,样品和溶液处于非接触状态,在54℃条件下处理18h。然后将所得样品用去离子水洗涤5次至中性,120℃干燥12h,然后在140℃恒温处理3h,再升温至370℃范围恒温处理3.5h,氧气流量为1000mL/min。所得样品编号A9。
比较例5
按照现有方法,参照比较例1的物料配比,取0.83g尿素、3.78g十六烷基三甲基溴化铵、88mL去离子水混合均匀,再加入3g硫酸钛,搅拌1h;接在放入反应釜中140℃处理20h;接着用去离子水洗涤多次5次,120℃干燥12h得到氧化钛;取1 g 氧化钛、80 g乙醇、20g 去离子水和3g氨水(25%),混合,45 ℃的水浴搅拌3 h。接着滴加3 g正硅酸乙酯,再搅拌5h,接着静置12h。然后将所得样品用去离子水洗涤4次至中性,120℃干燥12h,最后260℃处理4h,所得样品编号A10。
A10结构虽然为核壳结构,但是其核壳结构不均匀;并且经超声波的稳定性试验后,壳层发生脱落。说明此方法制备的核壳材料不稳定。相比实施例1,硅源的使用量增加,所得材料的壳层厚度反而降低。说明现有方法不易控制材料的壳层厚度。而本发明方法制备的材料的壳层厚度与硅源的用量基本呈正比关系,可以通过控制硅源的用量来控制壳层的厚度。
稳定性评价测试:
把实施例和比较例的样品放置在超声波仪器中处理,用超声处理24h,超声波的频率为10MHz,功率按溶液体积计为200W/L。用电子显微镜观测样品的结构,观测壳层是否脱离现象,若壳层脱离,说明样品结构不稳定。
表1 实施例和比较例所得样品物化性质

Claims (17)

1.一种氧化钛-氧化硅复合材料,其特征在于,核心是氧化钛颗粒,粒度范围在0.5~5μm;壳层为氧化硅,壳层厚度为10~260nm;比表面积为50~120 m2/g;
所述氧化钛-氧化硅复合材料的合成方法,包括以下内容:
(a)将氧化钛、十八烷基三氯硅烷、溶剂搅拌混合,之后干燥;
(b)步骤(a)的产物与醇类、硅源混合,先在醇类环境中处理,再于含有醇类和碱类的水蒸气环境中处理;
(c)步骤(b)的物料经过净化、干燥、热处理即得到所述氧化钛-氧化硅复合材料;
其中,所述醇类为甲醇、乙醇、丙醇、丁醇中的一种,所述碱类包括四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵、二乙胺、三乙胺中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的氧化钛-氧化硅复合材料,其特征在于,所述的溶剂为苯、甲苯、乙苯中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的氧化钛-氧化硅复合材料,其特征在于,步骤(a)中所述的氧化钛、十八烷基三氯硅烷、溶剂的质量比为1:0.2~1.7:5~12。
4.根据权利要求1所述的氧化钛-氧化硅复合材料,其特征在于,步骤(a)搅拌的温度为20~60℃,搅拌时间为1~5h;所述的干燥是指在100~140℃条件下处理5~15h。
5.根据权利要求1所述的氧化钛-氧化硅复合材料,其特征在于,所述的硅源为正硅酸甲酯、正硅酸乙酯或正硅酸丙酯。
6.根据权利要求1所述的氧化钛-氧化硅复合材料,其特征在于,步骤(b)中氧化钛、硅源的质量比为1:0.0004~0.006。
7.根据权利要求1所述的氧化钛-氧化硅复合材料,其特征在于,步骤(b)所述的醇类蒸汽环境中的处理温度是20~60℃,时间为1~6h。
8.根据权利要求1所述的氧化钛-氧化硅复合材料,其特征在于,步骤(b)中氧化钛与醇类的质量比为1:80~120。
9.根据权利要求1所述的氧化钛-氧化硅复合材料,其特征在于,步骤(b)所述含有醇类和碱类的水蒸气环境中处理的温度为15~80℃,时间为10~55h。
10.根据权利要求1所述的氧化钛-氧化硅复合材料,其特征在于,步骤(b)中氧化钛、碱类、醇类、水的质量比为1:5~20:80~120:100。
11.根据权利要求1所述的氧化钛-氧化硅复合材料,其特征在于,步骤(c)所述干燥的条件包括:在100~140℃下干燥5~15h。
12.根据权利要求1所述的氧化钛-氧化硅复合材料,其特征在于,步骤(c)所述的热处理是在100℃~200℃范围恒温处理2~5h,然后升温到250~400℃范围恒温处理2~5h。
13.根据权利要求1所述的氧化钛-氧化硅复合材料,其特征在于,所述氧化钛的制备方法包括:先将尿素、添加剂与水混合,搅拌均匀后加入钛源,搅拌处理一定时间;接在放入反应釜中恒温处理;接着分离、洗涤和干燥后得到氧化钛。
14.根据权利要求13所述的氧化钛-氧化硅复合材料,其特征在于,所述的钛源为硫酸钛、硝酸钛、氯化钛中的至少一种,所述的添加剂为十六烷基三甲基溴化铵、聚乙二醇中的至少一种。
15.根据权利要求13所述的氧化钛-氧化硅复合材料,其特征在于,所述的尿素、添加剂、水和钛源的质量比为0.1~1:0.5~3:10~80:1。
16.根据权利要求13所述的氧化钛-氧化硅复合材料,其特征在于,所述搅拌处理的时间为0.1~2h。
17.根据权利要求13所述的氧化钛-氧化硅复合材料,其特征在于,所述恒温处理的温度为100~180℃,处理时间为10~35h。
CN202011197407.XA 2020-10-31 2020-10-31 一种氧化钛-氧化硅复合材料的制备方法 Active CN114433050B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011197407.XA CN114433050B (zh) 2020-10-31 2020-10-31 一种氧化钛-氧化硅复合材料的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011197407.XA CN114433050B (zh) 2020-10-31 2020-10-31 一种氧化钛-氧化硅复合材料的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114433050A CN114433050A (zh) 2022-05-06
CN114433050B true CN114433050B (zh) 2024-02-13

Family

ID=81357489

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011197407.XA Active CN114433050B (zh) 2020-10-31 2020-10-31 一种氧化钛-氧化硅复合材料的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114433050B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103571255A (zh) * 2012-07-19 2014-02-12 信越化学工业株式会社 核/壳型四方晶系氧化钛颗粒水分散液、制造方法、紫外线遮蔽性有机硅涂布组合物和涂覆物品
CN106607016A (zh) * 2016-12-29 2017-05-03 杭州禹净环境科技有限公司 纳米二氧化钛‑二氧化硅复合光催化剂及其制备方法
CN107008242A (zh) * 2017-04-24 2017-08-04 中国科学院理化技术研究所 一种多孔二氧化硅包覆二氧化钛的纳米粉末光催化材料及其制备方法
CN109983100A (zh) * 2016-11-22 2019-07-05 阿克伦大学 用于产生颜色的自组装黑色素粒子
CN111085183A (zh) * 2018-10-24 2020-05-01 中国石油化工股份有限公司 一种氧化硅和氧化钛复合材料及其合成方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103571255A (zh) * 2012-07-19 2014-02-12 信越化学工业株式会社 核/壳型四方晶系氧化钛颗粒水分散液、制造方法、紫外线遮蔽性有机硅涂布组合物和涂覆物品
CN109983100A (zh) * 2016-11-22 2019-07-05 阿克伦大学 用于产生颜色的自组装黑色素粒子
CN106607016A (zh) * 2016-12-29 2017-05-03 杭州禹净环境科技有限公司 纳米二氧化钛‑二氧化硅复合光催化剂及其制备方法
CN107008242A (zh) * 2017-04-24 2017-08-04 中国科学院理化技术研究所 一种多孔二氧化硅包覆二氧化钛的纳米粉末光催化材料及其制备方法
CN111085183A (zh) * 2018-10-24 2020-05-01 中国石油化工股份有限公司 一种氧化硅和氧化钛复合材料及其合成方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
新型SiO_2/SiO_2核壳型固定相的制备与评价;刘芹;张红丽;张志欣;王利涛;董树清;赵亮;;分析试验室(09) *

Also Published As

Publication number Publication date
CN114433050A (zh) 2022-05-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104445215B (zh) 中空二氧化硅纳米材料的制备方法
CN104321280B (zh) β型沸石及其制造方法
CN105728019B (zh) 一种具有介微孔的zsm-5分子筛的制备方法及应用
CN105149011B (zh) 绿泥石介孔复合材料和负载型催化剂及其制备方法和应用以及环己酮甘油缩酮的制备方法
CN107970878B (zh) 一种磷酸基团官能化中空介孔二氧化硅微球的制备方法
CN106145149A (zh) 一种制备多级孔钛硅分子筛的方法
CN111348659B (zh) 一种球形B-Silicalite分子筛的制备方法
CN107500303B (zh) 一种介孔硅酸镁微球及其水热-热转化制备方法
CN106145151A (zh) 一种多级孔钛硅分子筛及其合成方法
CN101948139A (zh) 一种新型介孔二氧化硅纳米球的制备方法
CN105214734B (zh) 伊利石介孔复合材料和负载型催化剂及其制备方法和应用以及环己酮甘油缩酮的制备方法
CN103638988B (zh) 磁性介孔材料、其制备方法及应用
CN101654253A (zh) 二氧化硅介孔空心球形材料的制备方法
CN113184877B (zh) 一种中空八面体NaP分子筛及其制备方法
CN114433050B (zh) 一种氧化钛-氧化硅复合材料的制备方法
CN109046231B (zh) 一种超声波辅助水热合成法制备介孔硅酸铜铋纳米复合材料的方法及应用
WO1997007056A1 (de) PORÖSE MONODISPERSE SiO2-PARTIKEL
CN112744836A (zh) 钛硅分子筛及其制备方法和大分子酮类氨肟化反应生产酮肟的方法
CN106279733A (zh) 涂料、疏水性硅质膜及疏水性硅质膜的制备方法
CN111087032A (zh) 一种氧化硅和氧化镁复合材料及其合成方法
CN112156730B (zh) 一种高纯度单分散多孔氧化硅球的制备方法
CN112441591A (zh) 一种硅酸锰微球的绿色一步水热合成方法及应用
CN106829996B (zh) 一种钛硅分子筛及其制备方法
CN114074945A (zh) 一种核壳结构y沸石-氧化硅复合材料的合成方法
CN108358215A (zh) 一种苯基改性的介孔sba-15模板的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20240109

Address after: 100728 No. 22 North Main Street, Chaoyang District, Beijing, Chaoyangmen

Applicant after: CHINA PETROLEUM & CHEMICAL Corp.

Applicant after: Sinopec (Dalian) Petrochemical Research Institute Co.,Ltd.

Address before: 100728 No. 22 North Main Street, Chaoyang District, Beijing, Chaoyangmen

Applicant before: CHINA PETROLEUM & CHEMICAL Corp.

Applicant before: DALIAN RESEARCH INSTITUTE OF PETROLEUM AND PETROCHEMICALS, SINOPEC Corp.

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant