CN1927949A - 热液法低温制备锐钛矿型二氧化钛分散液的方法 - Google Patents
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Abstract
热液法低温制备锐钛矿型二氧化钛分散液的方法，涉及一种锐钛矿型二氧化钛分散液，尤其是涉及一种采用热液法低温制备锐钛矿型TiO2分散液的方法。提供一种比表面积大、表面吸附能力强和光催化活性高的锐钛矿型TiO2分散液的低温制备方法。先在水中加入酸，得酸性水溶液，调节酸性水溶液的pH小于1；往酸性水溶液中加入钛酸酯，搅拌均匀后加入纳米级锐钛矿型TiO2粉术，在温度为60～100℃下继续搅拌，得乳白色均匀、稳定的锐钛矿型TiO2分散液。工艺简单、周期短、成本低，适合于大面积制备和规模化生产。该分散液能够在基材上形成TiO2薄膜，在紫外光的照射下具有光触媒效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种锐钛矿型二氧化钛(TiO2)分散液，尤其是涉及一种采用热液法低温制备锐钛矿型TiO2分散液的方法。
背景技术
TiO2是一种重要的宽禁带半导体光电转换材料，它有3种晶型，即金红石、锐钛矿和板钛矿结构，其中金红石和锐钛矿属四方晶系，板钛矿属正交晶系。随着纳米粒子的表面效应、体积效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等特性的发现，纳米TiO2的一些新奇性能也被揭示出来。纳米TiO2吸收和散射紫外线能力强，使其成为优良的紫外线屏蔽剂，可用于防晒护肤品、纤维和涂料等领域。纳米TiO2的光催化活性高，在污水处理和抗菌等领域具有重要应用价值；纳米TiO2还具备光电转换性能，可作为光电电池材料，在太阳能转换方面显示巨大的应用潜力；纳米TiO2与铝粉或云母珠光颜料拼合使用时所产生的奇特颜色效应，使其成为新一代高档次的效应颜料，倍受汽车配漆专家的青睐。1993年东京大学教授Fujishima和Honda提出将TiO2光催化剂应用于环境净化的建议。同时，由于日本实施了净化空气的恶臭管理办法，兴起了大气净化、除臭、抗菌、防雾和开发无机抗菌剂的热潮。在这样的背景下，TiO2光催化环境净化技术作为高新环保技术，其实用化的研究开发受到广泛重视。
在TiO2表面进行的光触媒反应是氧化还原反应，在反应中，紫外线照射作为一种光子传递能量。TiO2一旦吸收了这一能量级的光子，则形成电子(e-)和空穴(h+)两种载流体。带正电的空穴能使TiO2表面吸附的H2O被氧化，生成氧化力很强的的游离羟基(-OH)，就是这一游离羟基和作为有机物质的臭气或细菌发生反应，生成新物质，达到消臭和抗菌性的目的。另一方面，TiO2表面的电子使空气中的氧分子还原生成O2 -，形成过氧化物双氧水进而变为水。
TiO2薄膜的负载方法很多，可以大致分为物理方法和化学方法。物理方法如：气相沉积法、离子溅射法等。其缺点是需要高真空设备，操作复杂，成本昂贵，而且成品率低，所得膜的光催化性能欠佳。目前，广泛使用的是化学方法，其中一种是将TiO2纳米粒子分散到水或有机溶剂中，做成涂料，喷洒到基材上，水或有机溶剂挥发后形成TiO2薄膜，但TiO2纳米粒子难以分散，光催化活性达不到预期效果。另外一种是将钛酸盐或者钛酸酯水解，制备TiO2溶胶涂布在基体上形成薄膜，但这种方法的缺点是薄膜必须在400℃以上的高温处理后才能作为光催化剂使用，不能用于如塑料等不耐高温的基材。因此，开发工艺易于实现、低温负载TiO2光催化剂对光催化技术的产业化具有重要的意义。
另外，长期以来受到纳米粉体的团聚问题的困扰，人们采用多种方法来防止团聚。一般利用局部表面化学反应、机械化学反应及用表面活性剂或聚合物包覆等，但都不能从根本上解决这个问题。而且，对于纳米级TiO2来讲，有机物的加入会包裹在TiO2颗粒表面，不通过烧结而直接使用，则很难发挥其光催化的作用。申请号为01101812.X的中国专利申请报道的纳米光催化剂母液，要利用乳化剂、增稠剂才能生成稳定分散的水溶液，成本较高；日本专利特开平2875993用到双氧水，而且工艺复杂，周期长。
发明内容
本发明的目的在于提供一种比表面积大、表面吸附能力强和光催化活性高的锐钛矿型TiO2分散液的低温制备方法。
本发明的具体工艺过程如下：
1)先在水中加入酸，得酸性水溶液，调节酸性水溶液的pH小于1；
2)往酸性水溶液中加入钛酸酯，搅拌均匀后加入纳米级锐钛矿型TiO2粉末，在温度为60～100℃下继续搅拌，得乳白色均匀、稳定的锐钛矿型TiO2分散液。
按质量百分比计：钛酸酯∶酸∶纳米级TiO2晶体＝(1％-15％)∶(0.5％-5％)∶(0.001％-0.1％)，余为水。
本发明用到的钛酸酯是钛酸四丁酯、钛酸四乙酯、钛酸异丙酯中的一种或它们之间的任意混合物。
本发明用到的水可以是蒸馏水、去离子水和自来水中的一种或者它们之间的任意混合物。
本发明用到的酸可以是HNO3、HCl中的一种或者其任意混合物。
所述的温度为60～100℃。
本发明所述的锐钛矿型TiO2分散液在基材表面经过涂布、干燥形成涂层。涂布方法可根据被涂层基材的形状，采用浸涂法、喷涂法或旋涂法等，负载之后在室温下干燥即可得到稳定且具有高的光催化效果的涂层。
本发明所述的锐钛矿型TiO2分散液可以使用的基材范围很广，如玻璃、水泥混凝土、石材、陶瓷或塑料等，其形状可以是任意的，涂布后应该充分干燥去除溶剂、水分等。对于金属可以将分散液进行稀释调节到适当的pH值再进行涂布。
本发明以水为主要成分，不需要特意地引入乳化剂和增稠剂。它用于非密闭体系，在温度为60～100℃的常压条件下进行，工艺简单、周期短、成本低，适合于大面积制备和规模化生产。
本发明是用热液法低温合成锐钛矿型纳米晶TiO2分散液，它是通过往TiO2酸性溶胶中加入适量的纳米级锐钛矿型TiO2粉末为诱导晶，然后用热液法低温处理，使前驱体水解生成的无定形TiO2按照“溶解-结晶机理”晶化为锐钛矿型TiO2纳米晶，最终得到乳白色均匀、稳定的锐钛矿型TiO2分散液。生成的锐钛矿型TiO2分散液中的TiO2颗粒小于10nm，利用TiO2颗粒所带电荷的排斥力大于等于其颗粒本身的重力，使锐钛矿型TiO2颗粒达到良好的分散效果。该分散液能够在基材上形成TiO2薄膜，在紫外光的照射下具有光触媒效果。同时往锐钛矿型TiO2分散液中添加适量的银盐或者铜盐，可以改善分散液的光催化活性。若分散液用盐酸，则不可以添加银盐，以防AgCl沉淀生成。
附图说明
图1为1号锐钛矿型TiO2分散液在室温干燥所得粉末的XRD图谱。在图1中，横坐标为角度20(°)，纵坐标为相对强度Intensity。二氧化钛各个晶面的衍射峰从左至右依次为(101)、(004)、(200)、(105)、(211)、(204)。
图2为1号锐钛矿型TiO2分散液涂敷于多孔铝板上的扫描电镜图。
图3为1号锐钛矿型TiO2分散液中TiO2颗粒的高分辨透射电镜图。
图4为涂有TiO2薄膜的多孔铝板对亚甲基蓝的光催化降解图。在图4中，横坐标为光照时间/min，纵坐标为降解率/％。
具体实施方式
下面结合实例和附图来对本发明作进一步的描述。
实施例1
1号锐钛矿型TiO2分散液制备如下：
在400mL去离子水中加入3mL浓硝酸(68％)，在强烈搅拌下缓慢滴加35mL钛酸四丁酯，水解得到白色悬浮液，再加入0.03g的纳米晶TiO2(市售，10～30nm)，在90℃下继续搅拌6h，得到乳白色均匀、稳定的锐钛矿型TiO2分散液。
实施例2
将1号分散液均匀涂布于已洗好的多孔铝板(60mm×60mm)上，在空气中干燥得到锐钛矿型TiO2薄膜样品。将样品浸入30mL 1×10-5mol/L亚甲基蓝的溶液中，然后放入自行设计的紫外光催化装置中，薄膜表面距离紫外光灯(20W，特征波长为253.7nm)10cm，用日本KIMMON公司PT-3000紫外幅照计测得此处的平均紫外辐照强度为3.0mW/cm2，持续通入纯净空气，以提供光催化反应所需用的氧。光照不同的时间取样分析，在波长665nm处测定溶液吸光度，以此计算亚甲基蓝溶液的残余浓度。根据反应物浓度与降解率的关系：d(降解率)＝(C0-C)/C0×100％(其中C0为亚甲基蓝初始浓度)，就可以直观地反映亚甲基蓝的降解程度，结果如图4所示。
实施例3
2号锐钛矿型TiO2分散液制备如下：
在400mL自来水中加入4mL浓盐酸(36％)，在强烈搅拌下缓慢滴加35mL钛酸四丁酯，水解得到白色悬浮液，再加入0.02g的纳米晶TiO2(市售，10～30nm)，在60℃下继续搅拌6h，得到乳白色均匀、稳定的锐钛矿型TiO2分散液。
实施例4
用称量瓶取实例3中的2号分散液25ml，滴加经水稀释10倍的英雄红墨水(上海海文集团有限公司)2滴，暴露阳光10分钟，红墨水褪色。
实施例5
3号锐钛矿型TiO2分散液制备如下：
在400mL自来水中加入4mL浓硝酸(68％)，在强烈搅拌下缓慢滴加35mL钛酸四丁酯，水解得到白色悬浮液，再加入0.01g的纳米晶TiO2(市售，10～30nm)，在100℃下继续搅拌6h，得到乳白色均匀、稳定的锐钛矿型TiO2分散液。
实施例6
用称量瓶取实例5中的3号分散液25ml，滴加经水稀释10倍的英雄红墨水(上海海文集团有限公司)2滴，暴露阳光10分钟，红墨水褪色。
Claims (4)
1.热液法低温制备锐钛矿型二氧化钛分散液的方法，其特征在于其步骤为：
1)先在水中加入酸，得酸性水溶液，调节酸性水溶液的pH小于1；
2)往酸性水溶液中加入钛酸酯，搅拌均匀后加入纳米级锐钛矿型TiO2粉末，在温度为60～100℃下继续搅拌，得乳白色均匀、稳定的锐钛矿型TiO2分散液；
按质量百分比计，钛酸酯∶酸∶纳米级TiO2晶体＝1％-15％∶0.5％-5％∶0.001％-0.1％，余为水。
2.如权利要求1所述的热液法低温制备锐钛矿型二氧化钛分散液的方法，其特征在于所述的钛酸酯选自钛酸四丁酯、钛酸四乙酯、钛酸异丙酯中的一种或它们之间的任意混合物。
3.如权利要求1所述的热液法低温制备锐钛矿型二氧化钛分散液的方法，其特征在于所述的水选自蒸馏水、去离子水和自来水中的一种或者它们之间的任意混合物。
4.如权利要求1所述的热液法低温制备锐钛矿型二氧化钛分散液的方法，其特征在于所述的酸选自HNO3、HCl中的一种或者其任意混合物。
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101660203B (zh) * | 2009-09-09 | 2011-07-27 | 中国科学院电工研究所 | 一种(001)面锐钛矿单晶TiO2的制备方法 |
| CN102712497A (zh) * | 2010-01-20 | 2012-10-03 | 萨克特本化学有限责任公司 | 具有高耐光性和高耐候性的锐钛矿白色颜料 |
| CN106311343A (zh) * | 2015-06-18 | 2017-01-11 | 冯冠华 | 一种无醇型可见光光催化纳米分散液的低温制备方法 |
| CN107537579A (zh) * | 2016-06-29 | 2018-01-05 | 孙梓译 | 具有催化作用的氧化钛纳米粒子及其分散液的制备方法 |
| CN112547459A (zh) * | 2020-11-04 | 2021-03-26 | 东南大学 | 一种复合抗菌涂层铝箔的制备方法 |
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Family Cites Families (5)
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|---|---|---|---|---|
| ES2079014T3 (es) * | 1990-10-24 | 1996-01-01 | Bayer Ag | Procedimiento para teñir materiales de construccion. |
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| CN1266021A (zh) * | 1999-03-03 | 2000-09-13 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种纳米二氧化钛的制备方法 |
| CN100337927C (zh) * | 2003-07-17 | 2007-09-19 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 一种纳米级二氧化钛的分散固定方法 |
| CN1284833C (zh) * | 2005-04-07 | 2006-11-15 | 上海交通大学 | 以钛酸四丁酯为前驱体的二氧化钛超亲水涂层的制备方法 |
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Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101660203B (zh) * | 2009-09-09 | 2011-07-27 | 中国科学院电工研究所 | 一种(001)面锐钛矿单晶TiO2的制备方法 |
| CN102712497A (zh) * | 2010-01-20 | 2012-10-03 | 萨克特本化学有限责任公司 | 具有高耐光性和高耐候性的锐钛矿白色颜料 |
| CN102712497B (zh) * | 2010-01-20 | 2015-03-18 | 萨克特本化学有限责任公司 | 具有高耐光性和高耐候性的锐钛矿白色颜料 |
| CN106311343A (zh) * | 2015-06-18 | 2017-01-11 | 冯冠华 | 一种无醇型可见光光催化纳米分散液的低温制备方法 |
| CN107537579A (zh) * | 2016-06-29 | 2018-01-05 | 孙梓译 | 具有催化作用的氧化钛纳米粒子及其分散液的制备方法 |
| CN107537579B (zh) * | 2016-06-29 | 2021-07-27 | 孙梓译 | 具有催化作用的氧化钛纳米粒子及其分散液的制备方法 |
| CN112547459A (zh) * | 2020-11-04 | 2021-03-26 | 东南大学 | 一种复合抗菌涂层铝箔的制备方法 |
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