專利名稱：一種多孔TiO<sub>2</sub>微粒的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種多孔Ti02微粒的制備方法。
背景技術：
納米二氧化鈦(Ti02)材料廣泛應用到催化、光電響應和太陽 能等領域，是目前研究最廣泛的納米半導體材料之一。納米Ti02由 于粒徑小，比表面積和表面結合力大，高的催化活性、氧化能力、且 無毒、成本低、化學性質穩(wěn)定性高和能夠再生循環(huán)利用等優(yōu)點，能徹 底破壞難生物降解的有機污染物和無機污染物使之完全氧化為C02、 H20等無害物質，為消除環(huán)境污染、水處理開辟一條新的途徑。目前 合成納米Ti02粉體的主要制備方法有溶膠一凝膠法、水熱合成法和 化學氣相沉積等方法。溶膠-凝膠可以合成出粒徑分布均勻和化學活 性大的納米級催化劑，然而這種方法合成的為典型的無定性Ti02， Ti02無機骨架在加熱處理過程中很容易發(fā)生晶格塌陷和銳鈦礦型向 金紅石型形態(tài)轉變。水熱合成法可以合成出徑粒完整，粒徑小，分布 均勻的納米材料，但是該方法要求反應條件為高溫高壓?；瘜W氣相沉 積法可以合成出粒徑小，分散性好，粒度分布窄的納米材料，但是該 法要求技術和反應設備高，工藝復雜。中國專利(程黎放，納米級二 氧化鈦多孔微球及其制造方法，CN1210101C)將納米二氧化鈦粉末 與納米二氧化鈦膠體混合、研磨，利用噴霧法合成出比表面積為80 m2/g~140m2/g 二氧化鈦多孔微球。
離子液體是由有機陽離子和無機或有機陰離子構成的、在室溫或 室溫附近溫度下呈液態(tài)的鹽類，由于具有的優(yōu)良溶劑性能、強極性能、 幾乎不揮發(fā)等優(yōu)點，而受到廣泛關注，應用在化學合成、電化學、萃
取分離、材料制備等諸多領域的應用日益為世人所關注。Y. Zhou等
(J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 14960-14961)和K. Yoo等(Chem. Commun. 2004, 2000-2001)分別利用l-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽 離子液體和l-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽離子液體體系合成具有高 比表面積的納米Ti02。
發(fā)明內容
本發(fā)明的一種多孔TKD2微粒的制備方法，步驟和條件如下
(1) 按鈦酸正丁酯咪唑鹽乙醇的摩爾比為l: 0 3: 70， 把它們混合均勻，記為A;將摩爾比為l: 2.5的水和乙醇混合均勻，
記為B; A中的鈦酸正丁酯和B中的水摩爾比為1: 30;
(2) 將B逐滴滴入A中，滴完后攪拌反應lh，于70QC回流8h， 然后抽濾，用丙酮洗滌殘余的有機物，過濾產物于100°C真空干燥 24h，得到白色粉末；
(3) 將步驟(2)中得到的白色粉末置于箱式電阻爐中于200°0 800。C煅燒4h，得到多孔Ti02微粒。
所述的咪唑鹽，優(yōu)先選用l-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽 (C8mimPF6)。
與已有技術相比，本發(fā)明提供的一種多孔Ti02微粒的制備方法
的優(yōu)點在于本發(fā)明采用溶膠-凝膠方法，利用離子液體介質，制備 過程簡單和容易調控，提供了一種制備多孔1102微粒的新途徑。制
備的多孔Ti02微粒，具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性，比表面積可以達到364 m2/g，晶粒尺寸為11nm 21nm，平均孔徑為4 nm 8 nm，該材料具 有高催化劑活性和優(yōu)良的熱穩(wěn)定性。
圖1為實施例1制備的多孔Ti02微粒的XRD圖譜。
圖2為實施例1制備的多孔Ti02微粒的SEM圖譜。 圖3為實施例1制備的多孔Ti02微粒的TEM圖譜。 圖4為實施例1制備的多孔TK)2微粒的氮氣吸附-解吸等溫線。
具體實施例方式
實施例1
(l)將摩爾比為l: 3: 70的鈦酸正丁酯、l-辛基-3-甲基咪唑六氟
磷酸鹽和乙醇混合均勻，記為A;將摩爾比為h 2.5的水和乙醇混 合均勻，記為B; A中的鈦酸正丁酯和B中的水摩爾比為h 30。 (2) 將B逐滴滴入A中，滴完后攪拌反應lh后，于7(fC回流8h，然后 抽濾，用丙酮洗滌殘余的有機物，過濾產物于100°C真空干燥24h， 得到白色粉末。(3)將步驟(2)中得到的白色粉末置于箱式電阻爐 中分別與于200。C 、 300°C、 400°C、 500°C、 600°C、 700°C、 800°C 煅燒4h，分別得到多孔Ti02微粒。
當燒結溫度為200°C時，得到的多孔Ti02微粒由無定形態(tài)轉為銳 鈦礦相；當燒結溫度為800°C時，得到的多孔Ti02微粒為純銳鈦礦 相。利用離子液體介質合成的多孔TK)2微粒，具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性。 由Scherrer公式可計算出200。C和800°C得到的晶粒尺寸分別為llnm 和21nm。該多孔TiO2微粒的平均粒度為800nm,表面的孔由單分散 的納米粒子堆積而成。該多孔TiO2微粒雖然經過50(fC煅燒后，比 表面積可以達到270 m2/g。 100°C和500°C煅燒得到的多孔1102微粒 的平均孔徑分別為4.4nm和7.7nm，總孔體積分別為0.4 cm3/g和0.5 cm3/g。 實施例2
改變鈦酸正丁酯、l-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽和乙醇的摩爾比 為l: 0: 70，過濾產物于100°C真空干燥24h，其余的條件按照實施
例1的方法，得到多孔Ti02微粒。其比表面積為124m2/g。 實施例3
改變鈦酸正丁酯、l-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽和乙醇的摩爾比 為l: 1: 70，過濾產物于100°C真空干燥24h，其余的條件按照實施 例1的方法，得到多孔Ti02微粒。其比表面積為220m々g。 實施例4
改變鈦酸正丁酯、l-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽和乙醇的摩爾比 為l: 3: 70，過濾產物于10(TC真空干燥24h，其余的條件按照實施 例1的方法，得到多孔Ti02微粒。其比表面積為364mVg。
權利要求
1.一種多孔TiO2微粒的制備方法，其特征在于，步驟和條件如下(1)按鈦酸正丁酯∶咪唑鹽∶乙醇的摩爾比為1∶0～3∶70，把它們混合均勻，記為A；將摩爾比為1∶2.5的水和乙醇混合均勻，記為B；A中的鈦酸正丁酯和B中的水摩爾比為1∶30；(2)將B逐滴滴入A中，滴完后攪拌反應1h，于70℃回流8h，然后抽濾，用丙酮洗滌殘余的有機物，過濾產物于100℃真空干燥24h，得到白色粉末；(3)將步驟(2)中得到的白色粉末置于箱式電阻爐中于200℃～800℃煅燒4h，得到多孔TiO2微粒。
2. 如權利要求l所述的一種多孔Ti02微粒的制備方法，其特征 在于，所述的咪唑鹽為l-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多孔TiO<sub>2</sub>微粒的制備方法。采用溶膠-凝膠方法，利用1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽離子液體介質合成多孔的納米晶粒的TiO<sub>2</sub>微粒，TiO<sub>2</sub>微粒的比表面積為124m<sup>2</sup>/g～364m<sup>2</sup>/g，晶粒尺寸為11nm～21nm，平均孔徑約為4nm～7nm，該催化劑具有高的比表面積和優(yōu)良的熱穩(wěn)定性，本發(fā)明提供了一種制備多孔TiO<sub>2</sub>微粒的新途徑。
文檔編號C01G23/00GK101177299SQ200710056250
公開日2008年5月14日 申請日期2007年10月30日 優(yōu)先權日2007年10月30日
發(fā)明者張冬麗, 鄧岳鋒, 繼 陳, 濤 龍 申請人:中國科學院長春應用化學研究所