CN1526645A - 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

制备纳米二氧化钛颗粒的方法
                          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,即可。
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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