CN1208251C - 制备纳米二氧化钛颗粒的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制备纳米二氧化钛颗粒的方法，该方法包括以下步骤：将四氯化钛或钛酸四丁酯溶解于乙醇中形成含钛乙醇溶液，将分子量为200～30000的聚乙烯醇、聚乙二醇、聚丙烯酸的其中至少一种溶于去离子水中形成水解液，将水解液滴加到含钛乙醇溶液中，再将该溶液滴加到溶解有乳化剂的有机溶剂中，充分搅拌后超声分散形成乳浊液，并进一步形成沉淀。沉淀经离心分离，用去离子水冲洗，冷冻干燥，在400～800℃下热处理0.5～2小时，即可。本发明制备方法简单，制备出的二氧化钛粒子颗粒度在15～100nm之间，粒度分布均匀，不团聚，根据不同的热处理温度，可得到为金红石相或锐钛矿相的纳米二氧化钛颗粒。
Description
技术领域
本发明涉及制备纳米二氧化钛颗粒的方法。
背景技术
纳米二氧化钛颗粒通常有两种晶型：金红石相和锐钛矿相，其应用十分广泛。金红石相的二氧化钛由于其光催化活性较低，稳定性较好，可用于抗紫外涂层以及化妆品等。锐钛矿相的二氧化钛具有很强的光催化活性，经常用于有机废弃物的处理等方面。目前已开发出多种技术制备纳米二氧化钛颗粒，如中国专利CN1407027A采用机械球磨的方法制备出金红石相的纳米二氧化钛，中国专利CN1384151A采用偏钛酸锻烧的方法制备了纳米二氧化钛等等。但部分方法制备周期较长，能耗较大。
发明内容
本发明的目的是提供一种制备纳米二氧化钛颗粒的方法，以简化工艺，提高产品质量。
发明的制备纳米二氧化钛颗粒的方法，包括以下步骤：
1)将四氯化钛或钛酸四丁酯在室温下溶解于乙醇中，形成浓度为0.2mol/L～3.0mol/L的含钛乙醇溶液；
2)将分子量为200～30000的聚乙烯醇、聚乙二醇、聚丙烯酸的其中至少一种按重量比1％～20％溶于去离子水中形成水解液，在剧烈搅拌下，将该水解液滴加到含钛乙醇溶液中，用量按重量比为水解液∶含钛乙醇溶液＝(0.1～1)∶10；
3)将乳化剂按重量比1％～10％溶解于与水不互溶的有机溶剂中，并将加入水解液后的含钛乙醇溶液滴加到含有乳化剂的有机溶剂中，用量按重量比为加入水解液后的含钛乙醇溶液∶含有乳化剂的有机溶剂＝1∶(3～8)，充分搅拌后超声分散形成乳浊液，继续搅拌至乳浊液中形成沉淀；
4)将沉淀离心分离，用去离子水冲洗，然后冷冻干燥，在400～800℃下热处理0.5～2小时，即可。
上述的与水不互溶的有机溶剂可以是三氯甲烷或四氯化碳，乳化剂可以采用卵磷脂、硬脂酸酯或甘油酯。
本发明根据不同的热处理温度，可得到为金红石相或锐钛矿相的纳米二氧化钛颗粒。
本发明制备方法简单，以溶有聚合物的水溶液与钛酸四丁酯或四氯化钛反应水解，降低了水解反应的速度，阻碍水解产物的团聚，从而有利于制备出较小颗粒的二氧化钛。同时，采用乳浊液法使水解反应在微液滴中进行，同样有利于减少水解产物的团聚。随后又采用冷冻干燥法处理沉淀，减少了干燥过程中颗粒团聚的可能。因此，采用本发明制备的纳米二氧化钛具有颗粒粒度小，粒度分布均匀等特点，其粒度大小为15～100纳米。
具体实施方式
以下结合实例进一步说明本发明。
实施例1
将钛酸四丁酯在室温下溶解于乙醇中，形成浓度在0.3mol/L的含钛乙醇溶液；将分子量为2000的聚乙烯醇(PVA)按重量比5％溶于去离子水中形成水解液，在剧烈搅拌含钛乙醇溶液的同时，按水解液∶含钛乙醇溶液＝0.3∶10(重量比)的比例，将水解液滴加到含钛乙醇溶液中；
将卵磷脂按重量比3％溶解于四氯化碳中，按加入水解液后的含钛乙醇溶液∶含有卵磷脂的四氯化碳＝1∶4(重量比)的比例，将加入水解液后的含钛乙醇溶液滴加到含有卵磷脂的四氯化碳中，搅拌2小时，超声分散10分钟形成乳浊液，继续搅拌至乳浊液中形成沉淀；将沉淀离心分离，用去离子水冲洗5次后，采用冷冻干燥法干燥，并在400℃下热处理0.5小时，得到粒度在15～25纳米的锐钛矿相二氧化钛颗粒。
实施例2
将四氯化钛在室温下溶解于乙醇中，形成浓度在0.5mol/L的含钛乙醇溶液；将分子量为10000的聚乙二醇(PEG)按重量比1％溶于去离子水中形成水解液，在剧烈搅拌含钛乙醇溶液的同时，按水解液∶含钛乙醇溶液＝0.4∶10(重量比)的比例，将水解液滴加到含钛乙醇溶液中；
将卵磷脂按重量比3％溶解于四氯化碳中，按加入水解液后的含钛乙醇溶液∶含有卵磷脂的四氯化碳＝1∶5(重量比)的比例，将加入水解液后的含钛乙醇溶液滴加到含有卵磷脂的四氯化碳中，搅拌3小时，超声分散15分钟形成乳浊液，继续搅拌至乳浊液中形成沉淀；将沉淀离心分离，用去离子水冲洗5次后，采用冷冻干燥法干燥，并在600℃下热处理1小时，得到粒度在30～50纳米的金红石相二氧化钛颗粒。
实施例3
将钛酸四丁酯在室温下溶解于乙醇中，形成浓度在0.3mol/L的含钛乙醇溶液；将分子量为5000的聚丙烯酸(PAA)按重量比5％溶于去离子水中形成水解液，在剧烈搅拌含钛乙醇溶液的同时，按水解液∶含钛乙醇溶液＝0.3∶10(重量比)的比例，将水解液滴加到含钛乙醇溶液中；
将卵磷脂按重量比3％溶解于四氯化碳中，按加入水解液后的含钛乙醇溶液∶含有卵磷脂的四氯化碳＝1∶4(重量比)的比例，将加入水解液后的含钛乙醇溶液滴加到含有卵磷脂的四氯化碳中，搅拌2小时，超声分散10分钟形成乳浊液，继续搅拌至乳浊液中形成沉淀；将沉淀离心分离，用去离子水冲洗5次后，采用冷冻干燥法干燥，并在400℃下热处理45分钟，得到粒度在20～50纳米的锐钛矿相二氧化钛颗粒。
实施例4
将钛酸四丁酯在室温下溶解于乙醇中，形成浓度在0.9mol/L的含钛乙醇溶液；将分子量为5000的聚乙烯醇(PVA)按重量比7％溶于去离子水中形成水解液，在剧烈搅拌含钛乙醇溶液的同时，按水解液∶含钛乙醇溶液＝0.5∶10(重量比)的比例，将水解液滴加到含钛乙醇溶液中；
将卵磷脂按重量比2％溶解于三氯甲烷中，按加入水解液后的含钛乙醇溶液∶含有卵磷脂的三氯甲烷＝1∶5(重量比)的比例，将加入水解液后的含钛乙醇溶液滴加到含有卵磷脂的三氯甲烷中，搅拌3小时，超声分散20分钟形成乳浊液，继续搅拌至乳浊液中形成沉淀；将沉淀离心分离，用去离子水冲洗5次后，采用冷冻干燥法干燥，并在700℃下热处理1小时，得到粒度在50～85纳米的金红石相二氧化钛颗粒。
Claims (3)
1.制备纳米二氧化钛颗粒的方法，其特征在于包括以下步骤：
1)将四氯化钛或钛酸四丁酯在室温下溶解于乙醇中，形成浓度为0.2mol/L～3.0mol/L的含钛乙醇溶液；
2)将分子量为200～30000的聚乙烯醇、聚乙二醇、聚丙烯酸的其中至少一种按重量比1％～20％溶于去离子水中形成水解液，在剧烈搅拌下，将该水解液滴加到含钛乙醇溶液中，用量按重量比为水解液∶含钛乙醇溶液＝(0.1～1)∶10；
3)将乳化剂按重量比1％～10％溶解于与水不互溶的有机溶剂中，并将加入水解液后的含钛乙醇溶液滴加到含有乳化剂的有机溶剂中，用量按重量比为加入水解液后的含钛乙醇溶液∶含有乳化剂的有机溶剂＝1∶(3～8)，充分搅拌后超声分散形成乳浊液，继续搅拌至乳浊液中形成沉淀；
4)将沉淀离心分离，用去离子水冲洗，然后冷冻干燥，在400～800℃下热处理0.5～2小时。
2.根据权利要求1所述制备纳米二氧化钛颗粒的方法，其特征是所说的与水不互溶的有机溶剂是三氯甲烷或四氯化碳。
3.根据权利要求1所述制备纳米二氧化钛颗粒的方法，其特征是所说的乳化剂是卵磷脂、硬脂酸酯或甘油酯。
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