專利名稱：一種制備納米二氧化鈦的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種以工業(yè)級乙酰丙酮鈦為鈦源制備納米二氧化鈦的方法，尤其是一 種制備工藝簡單，成本低廉，產(chǎn)品具有良好光催化活性的的納米二氧化鈦的制備方法。
背景技術(shù)：
作為一種綠色，穩(wěn)定，高效的半導(dǎo)體光催化劑，二氧化鈦被廣泛應(yīng)用于無機(jī)廢水的 處理和有機(jī)物的降解。二氧化鈦的三種晶型中，銳鈦礦型因其良好的光電性能成為人們制 備光催化劑的主要選擇，而簡單的制備工藝，清潔無毒無二次污染的制造原料，適用于大規(guī) 模生產(chǎn)的設(shè)備要求，已經(jīng)成為二氧化鈦光催化制劑生產(chǎn)者們所追求的主要目標(biāo)。目前用 于制備納米二氧化鈦的鈦源主要是鈦酸丁酯，四氯化鈦，硫酸氧鈦等，合成方法主要是溶 膠_凝膠和水熱法等。在US5330953專利中，以硫酸氧鈦為鈦源，水熱合成了銳鈦礦型納米 二氧化鈦。Sugimoto等人(Colloid Interface Sci. 2003,259(1) :53_61·)利用溶膠-凝膠 的方法，經(jīng)改變所加入的胺的種類和調(diào)節(jié)PH值制備出不同形貌尺寸的納米二氧化鈦。Jim 等人(J.Am. Chem. Soc.，2003，125 15981-15985.)利用非水解溶膠-凝膠過程，通過表面 活性選擇劑制備出分散性良好的球狀和棒狀納米二氧化鈦。Ding等人(J. Am. Chem. Soc.， 2007，129 =6362-6363.)以異丙氧基鈦為前驅(qū)體在離子液體中微波法合成出高質(zhì)量的銳鈦 礦型納米二氧化鈦。乙酰丙酮鈦是一種鈦和乙酰丙酮的螯合物，主要用于涂料、油墨、清漆等產(chǎn)品的改 性劑；固化促進(jìn)劑、表面處理劑、增粘劑等。迄今為止，尚未發(fā)現(xiàn)有人使用乙酰丙酮鈦?zhàn)鳛殁?源來制備納米二氧化鈦。乙酰丙酮鈦化學(xué)性質(zhì)相對穩(wěn)定，價(jià)格低廉，毒性低，且以其作為鈦 源制備納米二氧化鈦方法簡單，所得產(chǎn)品光催化活性好，有望大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種使用新的工業(yè)級鈦源來合成具有良好光催化活性的納米 二氧化鈦的方法。本發(fā)明通過以下步驟實(shí)現(xiàn)(1)將乙酰丙酮鈦溶于無水乙醇中，加入濃鹽酸，乙酰丙酮鈦與無水乙醇的體積比 為1 8 1 12，乙酰丙酮鈦與濃鹽酸的體積比為3 1 5 1，磁力攪拌使反應(yīng)液混 合均勻，將黃色透明的反應(yīng)液倒入水熱釜中，水熱反應(yīng)后得到無定形的二氧化鈦粉體，用無 水乙醇洗凈產(chǎn)物，離心，烘干。(2)將所得的無定形納米二氧化鈦置于馬弗爐中焙燒。(3)本發(fā)明中水熱反應(yīng)的溫度至少為120°C，反應(yīng)時(shí)間為IOh以上。(4)本發(fā)明中焙燒溫度為300 600°C，焙燒時(shí)間為3h以上。(5)本發(fā)明所制備的納米二氧化鈦粉體為銳鈦礦型，晶化完全，微粒粒徑小于 50nm，形貌規(guī)則，分散性良好。(6)利用X射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、全自動物理化學(xué)吸附分析儀(BET)等溫吸附模式測比表面積對產(chǎn)物進(jìn)行形貌結(jié)構(gòu)分析，以羅 丹明B溶液為目標(biāo)染料進(jìn)行光催化降解實(shí)驗(yàn)，通過紫外-可見分光光度計(jì)測量吸光度，以評 估其光催化活性。


圖1為所制備納米二氧化鈦的XRD衍射譜圖，圖中衍射峰均為銳鈦礦型二氧化鈦 特征衍射峰。圖2為所制備納米二氧化鈦的掃描電鏡照片。圖3為所制備納米二氧化鈦的透射電鏡照片。圖4為不同焙燒溫度下納米二氧化鈦光催化降解羅丹明B溶液的時(shí)間_降解率關(guān) 系圖。1,500 "C 2,600 "C 3、400°C 4、300°C實(shí)施例1納米二氧化鈦的制備20mL無水乙醇中加入2mL乙酰丙酮鈦和0. 6mL濃鹽酸，磁力攪拌，待反應(yīng)物混合均 勻后將反應(yīng)液轉(zhuǎn)入25mL水熱釜中，120°C，10h。將所得產(chǎn)物用無水乙醇洗凈，離心，恒溫干燥箱中60°C烘干。將烘干的無定形納米二氧化鈦放入馬弗爐中焙燒，溫度分別為300，400，500， 600 "C。實(shí)施例2不同焙燒溫度下所得到的納米二氧化鈦的表征分析如圖1所示，不同焙燒溫度下所得到的納米二氧化鈦均呈現(xiàn)出銳鈦礦型二氧化鈦 的特征衍射峰，沒有雜質(zhì)，且晶化完全。下表為不同焙燒溫度下所制備的納米二氧化鈦的比表面積和通過XRD圖譜計(jì)算
所得的產(chǎn)物顆粒平均尺寸數(shù)據(jù)。 實(shí)施例3不同焙燒溫度下所得到的納米二氧化鈦的光催化活性實(shí)驗(yàn)(1)配制濃度為10 μ g/L的羅丹明B溶液，將配好的溶液置于暗處。(2)稱取不同溫度焙燒下的二氧化鈦0. lg，分別置于光催化反應(yīng)器中，加入IOOmL 步驟(1)所配好的目標(biāo)降解液，磁力攪拌30min待二氧化鈦分散均勻后，打開水源，光源，進(jìn) 行光催化降解實(shí)驗(yàn)。(3)每30min吸取反應(yīng)器中的光催化降解液，離心后用于紫外_可見吸光度的測量。(4)由圖4可見所制備的納米二氧化鈦具有優(yōu)異的光催化活性，尤其是焙燒溫度 為500°C的樣品在催化反應(yīng)60min后羅丹明B溶液降解率已超過60%，最終降解率達(dá)到100%。
權(quán)利要求
一種制備納米二氧化鈦的方法，其特征在于以乙酰丙酮鈦為鈦源，無水乙醇為溶劑，濃鹽酸為水解促進(jìn)劑，常壓下水熱反應(yīng)使鈦源水解，反應(yīng)結(jié)束后，醇洗，離心，烘干，將所得產(chǎn)物焙燒后得到納米二氧化鈦。
2.如權(quán)利要求1所述的制備納米二氧化鈦的方法，其特征在于具體步驟如下(1)將乙酰丙酮鈦溶于無水乙醇中，加入濃鹽酸，乙酰丙酮鈦與無水乙醇的體積比為 1 8 1 12，乙酰丙酮鈦與濃鹽酸的體積比為3 1 5 1，磁力攪拌使反應(yīng)液混合 均勻，將黃色透明的反應(yīng)液倒入水熱釜中進(jìn)行水熱反應(yīng)，水熱反應(yīng)的溫度至少為120°C，反 應(yīng)時(shí)間為IOh以上，水熱反應(yīng)后得到無定形的二氧化鈦粉體，用無水乙醇洗凈產(chǎn)物，離心， 烘干；(2)將所得的無定形納米二氧化鈦焙燒，焙燒溫度為300 600°C，焙燒時(shí)間為3h以上。
3.如權(quán)利要求1或2所述的納米二氧化鈦制備方法，其特征在于濃鹽酸的質(zhì)量百分 濃度為37%。
4.如權(quán)利要求1或2所述的納米二氧化鈦制備方法，其特征在于無定形二氧化鈦粉 體的烘干溫度低于70°C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種以工業(yè)級乙酰丙酮鈦為鈦源制備具有良好光催化活性的納米二氧化鈦的方法，屬于納米二氧化鈦制備技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明通過乙酰丙酮鈦在水熱條件下水解制得納米級無定形二氧化鈦，并將其置于馬弗爐中煅燒，使之轉(zhuǎn)化為銳鈦礦型，通過光催化降解染料實(shí)驗(yàn)證明所制備的二氧化鈦具有良好的光催化活性。本發(fā)明制備工藝簡便，成本低廉，易于進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。
文檔編號C01G23/053GK101920991SQ20101025019
公開日2010年12月22日 申請日期2010年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月10日
發(fā)明者呂曉萌, 姜德立, 朱建軍, 李娣, 謝吉民, 陳敏, 黃春霞 申請人:江蘇大學(xué)