專利名稱：：一種銳鈦型TiO₂光化學活性的快速檢測方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種無機材料的光化學活性的檢測方法。具體地講，本發(fā)明涉及一種銳鈦型Ti02光化學活性的檢測方法。
背景技術：
：鈦白顏料是一種化學惰性顏料。然而，由于鈦白顏料顆粒表面的晶體缺陷的存在，普通的鈦白顏料通常會具有光化學活性的缺點。尤其是銳鈦型鈦白顏料，由于銳鈦型Ti02的固有性質，所以銳鈦型鈦白顏料的光化學活性很高。因而，當鈦白顏料分散在涂層中時，在陽光或紫外線的照射下，鈦白顏料的顆粒表面會形成活性基團，這些活性基團會加速與之相結合的樹脂基料等的分解，使得涂層發(fā)生變色、粉化、失光等，從而變得不符合使用要求。得十分必要和重要。目前，傳統(tǒng)的對鈦白顏料的光化學活性進行檢測和評價的方法如下首先將鈦白顏料制成涂層、漆膜或塑料，然后對其進行天然暴曬或人工加速老化，最后通過考察涂層、漆膜或塑料的色差、失光和粉化等情況來評價鈦白顏料的光化學活性、耐老化性等。然而，這種4企測評價方法存在下述缺點第一，所需時間、周期較長，采用人工加速老化一般需要l個月左右的時間，而采用天然暴曬則需要1年以上的時間；第二，；險測結果的準確性和穩(wěn)定性較差，即利用該方法得到的檢測結果會因試驗條件的不同而發(fā)生變化，例如，人工加速老化與天然暴曬條件下得到的結果可能不一致，此外涂層、漆膜或塑料的配方、樹脂基料的種類等也會影響檢測結果。因此，該檢測評價方法的結果僅可作為評價鈦白顏料性能優(yōu)劣的參考。美國第20020165308號專利^^開了一種才企測表4正Ti02的光化學活性的方法，該方法利用Ti02可將異丙醇降解為丙酮的原理，在紫外線照射的條件下，使Ti02對異丙醇進行降解，然后通過檢測丙酮的含量來表征Ti02的光化學活性。然而，該方法需要有^/L物質^r測i殳備，因而適應性不強。此外，該方法僅采用紫外線照射的催化降解手段，因而不能充分地縮短;險測時間。
發(fā)明內容針對上述問題，本發(fā)明提供了一種銳鈦型Ti02光化學活性的檢測方法。該方法利用銳鈦型Ti02能夠降解十二烷基苯^"酸鈉(SDBS)的原理，通過引入SDBS，并釆用超聲和紫外線照射相結合的催化降解手段，來快速檢測和表征銳鈦型Ti02的光化學活性。該方法大大縮短了^^測時間，且檢測結果的準確性和穩(wěn)定性高。此外，該檢測方法操作筒便，應用適應性強。根據本發(fā)明的銳鈦型Ti02光化學活性的檢測方法可包括以下步驟(1)通過熱處理的方式來活化銳鈦型Ti02;(2)將活化后的銳鈦型Ti02與十二烷基苯石黃酸鈉(SDBS)溶液混合，從而得到混合漿液，在該混合漿液中SDBS與7102的質量比為2:25~2:150;(3)將混合漿液的pH值調節(jié)至2.5~6;(4)將步驟3中得到的混合漿液保持在20°C6(TC的溫度下，然后對混合漿液進行超聲處理，并同時進行紫外線照射處理；(5)將經過超聲處理和紫外線照射處理后的混合漿液進行離心處理，取上層清液，通過^f全測上層清液中的SDBS透過率來計算SDBS的降解率，從而通過得到的SDBS的降解率來檢測和表征銳鈦型Ti02的光化學活性。在步驟(l)中，銳鈦型Ti02的活化溫度可以為100。C350。C,活化時間可以為0.5h4h。在步驟(2)中，混合漿液中的SDBS與Ti02的質量比優(yōu)選地為2:25~2:50。在步驟(3)中，優(yōu)選地將混合漿液的pH值調節(jié)至3~5。在步驟(4)中，對混合漿液同時進行超聲和紫外線照射處理的時間可以為60min120min。在步驟(5)中，可采用紫外可見光譜儀來檢測SDBS的透過率，并可通過導數分光光度法來計算SDBS的降解率。具體實施例方式為了準確、快速地檢測和表征銳鈦型鈦白顏料的光化學活性，本發(fā)明提供了一種銳鈦型Ti02光化學活性的快速檢測方法。該方法利用Ti02能夠降解十二烷基苯石黃酸鈉(SDBS)的原理，通過引入SDBS，并釆用超聲和紫外線照射相結合的催化降解手段，來快速地檢測和表征銳鈦型Ti02的光化學活性。十二烷基苯石黃酸鈉(SDBS)是一種常見的表面活性劑。Ti02降解SDBS的反應原理如下C12H25C6H4S03Na++370H18C02+S042-+Na++66H+在光能催化或超聲波催化的條件下，銳鈦型Ti02的表面會發(fā)生電子躍遷，從而產生電子和空穴，這些生成的載流子(電子和空穴)的大部分在皮秒級時間內復合，小部分則與水、氧分子或Ti02表面的羥基等反應，從而生成.OH和-OOH等活性基。這些活性基可進攻十二烷基苯^t酸鈉(SDBS),從而將SDBS降角罕。具體地講，根據本發(fā)明的銳鈦型Ti02光化學活性的快速檢測方法可包括以下步驟(1)通過熱處理的方式來對銳鈦型Ti02進行活化。在步驟(l)中，如果活化溫度低于100°C,則活化效果較差；如果活化溫度高于350。C,則銳鈦型Ti02易發(fā)生晶型變化。此外，如果活化時間少于0.5h,則活化效果較差；如果活化時間多于4h,則檢測時間會沒有必要地變長。因此，活化溫度為100°C~350°C，活化時間為0.5h4h。優(yōu)選地，活化溫度為150°C~250°C，活化時間為lh3h。(2)將活化后的銳鈦型Ti02與SDBS溶液混合，從而得到混合漿液，在該混合漿液中SDBS與Ti02的質量比為2:25~2:150。在步驟(2)中，如果SDBS與Ti02的質量比太大或太小，則會對檢測結果的精度產生影響。優(yōu)選地，SDBS與Ti02的質量比為2:252:50。(3)用稀酸(例如稀鹽酸)將混合漿液的pH值調節(jié)至2.5~6。優(yōu)選地，將混合漿液的pH值調節(jié)至3~5。(4)將上一步驟中得到的混合漿液保持在20°C60。C的溫度下，然后對混合漿液進行超聲處理，并同時進行紫外線照射處理。在步驟(4)中，對混合漿液同時進行超聲和紫外線照射處理的時間可以為60min120min。如果處理時間太長或太短，則會對纟企測結果的精度產生影響。通過采用超聲和紫外線照射相結合的催化降解手段，可以促進7102對SDBS的降解，從而可以快速地進行檢測和表征。(5)將經過超聲處理和紫外線照射處理后的混合漿液進行離心處理，取上層清液，通過^^測上層清液中的SDBS透過率來計算SDBS的降解率，從而通過得到的SDBS的降解率來檢測和表征銳鈥型Ti02的光化學活性。SDBS的降解率越高，表明對其進行降解的通銳鈦型Ti02的光化學活性越高。在步驟(5)中，可以采用紫外可見光譜儀來檢測SDBS的透過率，并可以通過導數分光光度法來計算SDBS的降解率。下面結合一些示例性實施例對本發(fā)明的快速檢測銳鈦型Ti02光化學活性的方法進行進一步的說明和描述。示例性實施例1將銳鈦型Ti02樣品，即樣品1至樣品3，分別取10g置于馬弗爐中，對銳鈦型Ti02進行熱處理以活化銳鈦型Ti02，其中，在15(TC的活化溫度下活化3h;然后，將十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)配制成濃度為10mg/L的溶液，量取50ml上述SDBS溶液，加入37.5mg活化后的銳4太型Ti02,攪拌、混勻，從而得到混合漿液；用稀鹽酸將該混合漿液的pH值調節(jié)至3;然后將pH值為3的混合漿液置于超聲儀中，保持溫度在20。C，然后對混合漿液進行超聲處理，并同時在超聲儀的上方用紫外燈照射，即，同時進行超聲處理和紫外線照射處理，處理時間為120min;然后，將經過超聲處理和紫外線照射處理后的混合漿液進行離心處理，取上層清液，采用紫外可見光譜儀檢測SDBS的透過率，而后通過導數分光光度法計算SDBS的降解率，結果見表l:表lSDBS的降解率樣品樣品1樣品2樣品3降解率95.42%87.27%97.85%通過表1中的結果可知，樣品1、樣品2和樣品3的光化學活性的大小順序為樣品3〉樣品1>樣品2。示例性實施例2將銳鈥型Ti02樣品，即樣品4至樣品6，分別取10g置于馬弗爐中，然后對銳鈦型Ti02進行熱處理以活化銳鈦型Ti02,其中，在100。C的活化溫度下活化4h;然后，將十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)配制成濃度為30mg/L的溶液，量取50ml上述SDBS溶液，加入37.5mg活化后的銳鈦型Ti02,攪拌、混勻，從而得到混合漿液；用稀鹽酸將該混合漿液的pH值調節(jié)至5;然后將pH值為5的混合漿液置于超聲儀中，保持溫度在40。C，然后對混合漿液進行超聲處理，并同時在超聲儀的上方用紫外燈照射，即，同時進行超聲處理和紫外線照射處理，處理時間為90min;然后，將經過超聲處理和紫外線照射處理后的混合漿液進行離心處理，取上層清液，采用紫外可見光譜儀檢測SDBS的透過率，而后通過導數分光光度法計算SDBS的降解率，結果見表2:表2SDBS的降解率<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>通過表2中的結果可知，樣品4、樣品5和樣品6的光化學活性的大小順序為樣品6>樣品5>樣品4。示例性實施例3將銳鈦型Ti02樣品，即樣品7至樣品9，分別取10g置于馬弗爐中，然后對銳鈦型Ti02進行熱處理以活化銳鈦型Ti02,其中，在250。C的活化溫度下活化lh;然后，將十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)配制成濃度為60mg/L的溶液，量取50ml上述SDBS溶液，加入37.5mg活化后的銳鈦型Ti02,攪拌、混勻，從而得到混合漿液；用稀鹽酸將該混合漿液的pH值調節(jié)至6;然后將pH值為6的混合漿液置于超聲儀中，保持溫度在60。C,然后對混合漿液進行超聲處理，并同時在超聲儀的上方用紫外燈照射，即，同時進行超聲處理和紫外線照射處理，處理時間為60min;然后，將經過超聲處理和紫外線照射處理后的混合漿液進行離心處理，取上層清液，采用紫外可見光譜儀檢測SDBS的透過率，而后通過導數分光光度法計算SDBS的降解率，結果見表3:表3SDBS的降解率<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>80.79%通過表3中的結果可知，樣品7、樣品8和樣品9的光化學活性的大小順序為樣品7>樣品8〉樣品9。示例性實施例4將銳鈦型Ti02樣品，即樣品3、樣品6和樣品9，分別耳又10g置于馬弗爐中，然后對銳鈦型Ti02進行熱處理以活化銳鈦型Ti02，其中，在200。C的活化溫度下活化1.5h;然后，將十二烷基苯^^酸鈉(SDBS)配制成濃度為40mg/L的溶液，量取50ml上述SDBS溶液，加入37.5mg活化后的銳鈦型Ti02，攪拌、混勻，從而得到混合漿液；用稀鹽酸將該混合槳液的pH值調節(jié)至4.5;然后將pH值為4.5的混合漿液置于超聲儀中，保持溫度在50。C,然后對混合漿液進行超聲處理，并同時在超聲儀的上方用紫外燈照射，即，同時進行超聲處理和紫外線照射處理，處理時間為100min;然后，將經過超聲處理和紫外線照射處理后的混合漿液進行離心處理，取上層清液，采用紫外可見光譜儀檢測SDBS的透過率，而后通過導數分光光度法計算SDBS的降解率，結果見表4:表4SDBS的降解率<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>通過表4中的結果可知，樣品3、樣品6和樣品9的光化學活性的大小順序為樣品3>樣品6>樣品9。示例性實施例5將銳鈦型Ti02樣品，即樣品1至樣品9，分別取10g置于馬弗爐中，然后對銳鈦型Ti02進行熱處理以活化銳鈦型Ti02,其中，在35(TC的活化溫度下活化0.5h;然后，將十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)配制成濃度為10mg/L的溶液，量取50ml上述SDBS溶液，加入37.5mg活化后的銳鈥型Ti02,攪拌、混勻，從而得到混合漿液；用稀鹽酸將該混合漿液的pH值調節(jié)至2.5;然后將pH值為2.5的混合漿液置于超聲儀中，保持溫度在45。C,然后對混合漿液進行超聲處理，并同時在超聲儀的上方用紫外燈照射，即，同時進行超聲處理和紫外線照射處理，處理時間為120min;然后，將經過超聲處理和紫外線照射處理后的混合漿液進行離心處理，取上層清液，采用紫外可見光譜儀檢測SDBS的透過率，而后通過導數分光光度法計算SDBS的降解率，結果見表5:表5SDBS的降解率<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>漆膜的失光率越高，表明漆膜中所含的銳鈦型Ti02樣品的光化學活性越高。因此，通過表6中的結果可知，樣品1至樣品9的光化學活性的大小順序為才羊品3>樣品1〉才羊品6〉樣品5〉樣品2>才羊品4〉樣品7〉樣品8〉樣品9。該結果與示例性實施例5中的檢測結果一致。在示例性實施例5中，得出該檢測結果僅會花費大約150min的時間，然而在該對比示例中卻要花費約22.5天的時間。很明顯地，根據本發(fā)明的檢測和表征方法大大縮短了檢測時間。根據本發(fā)明的銳鈦型Ti02光化學活性的檢測方法，通過先活化銳鈦型Ti02,再采用超聲和紫外線照射相結合的催化降解手段，從而可以大大縮減檢測時間，與現(xiàn)有的檢測方法相比，該方法的檢測表征時間一般不會超過6h。此外，該方法操作簡單，；險測結果的準確性也較高。盡管對本發(fā)明的一些示例性實施例進行了描述，但是本發(fā)明不應被理解為局限于這些示例性實施例。在本發(fā)明的精神和范圍內，本領域普通技術人員可以做出各種變化和修改。權利要求1、一種銳鈦型TiO2光化學活性的檢測方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟步驟一，通過熱處理的方式來活化銳鈦型TiO2；步驟二，將活化后的銳鈦型TiO2與十二烷基苯磺酸鈉溶液混合，從而得到混合漿液，在該混合漿液中十二烷基苯磺酸鈉與TiO2的質量比為2∶25～2∶150；步驟三，將混合漿液的pH值調節(jié)至2.5～6；步驟四，將步驟三中得到的混合漿液保持在20℃～60℃的溫度下，然后對混合漿液進行超聲處理，并同時進行紫外線照射處理；步驟五，將經過超聲處理和紫外線照射處理后的混合漿液進行離心處理，取上層清液，通過檢測上層清液中的十二烷基苯磺酸鈉透過率來計算十二烷基苯磺酸鈉的降解率。2、如權利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟一中，活化溫度為10(TC350。C,活化時間為0.5小時~4小時。3、如權利要求2所述的方法，其特征在于，活化溫度為150。C250。C,活化時間為1小時~3小時。4、如權利要求l所述的方法，其特征在于，在步驟二中，在混合漿液中十二烷基苯磺酸鈉與Ti02的質量比為2:25~2:50。5、如權利要求l所述的方法，其特征在于，在步驟三中，將混合漿液的pH值調節(jié)至35。6、如權利要求l所述的方法，其特征在于，在步驟四中，對混合漿液同時進行超聲和紫外線照射處理的時間為60分鐘~120分鐘。全文摘要本發(fā)明公開了一種銳鈦型TiO₂光化學活性的檢測方法。該方法包括以下步驟(1)通過熱處理的方式來活化銳鈦型TiO₂；(2)將活化后的銳鈦型TiO₂與SDBS溶液混合，得到混合漿液；(3)將混合漿液的pH值調節(jié)至2.5～6；(4)將步驟3中得到的混合漿液保持在20℃～60℃，然后對混合漿液進行超聲處理，并同時進行紫外線照射處理；(5)將經過超聲處理和紫外線照射處理后的混合漿液進行離心處理，取上層清液，通過檢測上層清液中的SDBS透過率來計算SDBS的降解率，從而通過得到的SDBS的降解率來檢測和表征銳鈦型TiO₂的光化學活性。文檔編號G01N33/00GK101349682SQ20081021261公開日2009年1月21日申請日期2008年8月25日優(yōu)先權日2008年8月25日發(fā)明者伍良英,侯盛東,楊仰軍,牛茂江,斌王,羅建林,胡鴻飛,陳新紅申請人:攀鋼集團研究院有限公司;攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司