一種太陽熱反射TiO2@SiO2核殼顆粒的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種太陽熱反射TiO2@SiO2核殼顆粒及其制備方法，是通過鈦酸四烷基酯為原料，通過溶膠-凝膠法制備得到一定粒徑范圍的二氧化鈦顆粒。將所得到的二氧化鈦顆粒用四烷氧基硅烷進(jìn)行進(jìn)一步改性，從而得到具有太陽熱反射功能的TiO2@SiO2核殼顆粒。這種核殼顆粒的的制備工藝簡(jiǎn)單，具有很強(qiáng)的工業(yè)化能力與應(yīng)用前景。
【專利說明】-種太陽熱反射T i 02@S i 02核殼顆粒的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種太陽熱反射Ti〇2@si〇2核殼顆粒的制備方法，尤其涉及到核殼結(jié) 構(gòu)的顆粒的制備工藝。

【背景技術(shù)】
[0002] 太陽光能量分布包括5%紫外光、46 %可見光以及49 %近紅外光，在炎熱的季 節(jié)，由于太陽光輻射的作用，造成大多數(shù)城市的能源負(fù)荷過大，進(jìn)而造成大范圍的能源危 機(jī)。近來，有研究發(fā)現(xiàn)，一些金屬氧化物顆粒，如氧化鋅（ZnO)、氧化鎂（MgO)、二氧化鋪 (Ce0 2)、二氧化鈦（Ti02)與三氧化二鋁（A1203)等顆粒在近紅外波段表現(xiàn)出非常突出的 太陽熱反射能力，這些太陽熱反射顆粒能夠用于軍事、塑料以及涂料等領(lǐng)域，以制備太陽 熱反射的隔熱材料（P. Jeevanandam, R. S. Mulukutla, M. Phillips et. al, J. Phys. Chem. C，2007, 111，1912-1918)。
[0003] 其中，二氧化鈦?zhàn)鳛樽钤绻I(yè)化的粉體材料之一，其太陽熱反射能力尤為突出，是 最常用的太陽熱反射顏料之一。二氧化鈦顆粒的太陽熱反射能力與顆粒粒徑有很大關(guān)聯(lián)， 有研究指出，粒徑為1. 1?1.4μπι范圍的二氧化鈦可以使二氧化鈦在整個(gè)紅外波段都具 有較好的太陽熱反射性能（近紅外波長(zhǎng)（2500nm)的一半）。然而，由于二氧化鈦的光催 化特性，會(huì)造成所添加的主體材料的耐候性能下降，尤其是有色材料體系，二氧化鈦的添 加對(duì)主體材料的耐候性能的影響更SWS(Y.Zhang，H.Yin，A.Wanget.al，J.PHYS.CHEM. SOLIDS, 2010, 71，1458 - 1466)。因此，通常需要對(duì)二氧化鈦進(jìn)行包覆處理，在保留其太陽熱 反射能力的同時(shí)，又將其與主體材料隔離開，從而起到提高材料耐候性能的目的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明制備了一種Ti02@Si02核殼顆粒，這種核殼顆粒具有極好的太陽熱反射功 能，可以作為反射隔熱材料的添加劑使用。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案為：以鈦酸四烷基酯為原料，通過溶膠-凝膠法合成一定粒徑 的二氧化鈦顆粒，然后用四烷氧基硅烷對(duì)二氧化鈦顆粒進(jìn)行包覆處理，最終得到具備太陽 熱反射功能的Ti02@Si02核殼顆粒。
[0006] 本發(fā)明涉及的具備太陽熱反射功能的Ti02@Si02核殼顆粒的制備方法，其具體步 驟如下：
[0007] ⑷Ti02 (1. 1?1. 4 μ m)顆粒的制備
[0008] 將鈦酸四烷基酯溶解于小分子醇（C數(shù)：1?4)當(dāng)中，配置成5?8wt. %的溶液A ; 配置0. 1M的Lutensol 0N50 (BASF)表面活性劑水溶液B ;取溶液B溶解于小分子醇（C數(shù)： 1?4)當(dāng)中，配置成0. 5?1. Owt. %的溶液C ;將溶液A與溶液C以一定比例混合，混合質(zhì) 量比為1:2?1:4,之和將此混合溶液加熱至50?90°C下反應(yīng)2?4h，之后將產(chǎn)物離心分 離、洗滌、烘干，最終得到粒徑范圍在1. 1?1. 4 μ m的二氧化鈦顆粒。
[0009] (B)Ti02@Si02核殼顆粒的制備
[0010] 將二氧化鈦通過超聲分散于小分子醇（c數(shù)：1?4)溶劑當(dāng)中，制備成濃度為 0. 1?lwt. %固含的分散液，之后加入氨水作為催化劑，催化劑占總質(zhì)量的比例為1? 3wt. %，最后加入四烷氧基硅烷對(duì)二氧化鈦進(jìn)行包覆，四烷氧基硅烷占總質(zhì)量的比例為 1?5wt. %，反應(yīng)溫度為30?60°C，反應(yīng)時(shí)間2?4h，將產(chǎn)物離心分離、洗滌、烘干，最后在 200-600°C下煅燒2h，得到二氧化硅包覆的二氧化鈦顆粒。
[0011] 所使用鈦酸四烷基酯最佳為鈦酸四乙酯、鈦酸四異丙酯以及鈦酸四丁酯的任一種 時(shí)效果較佳。
[0012] 所使用的C數(shù)為1?4的小分子醇為甲醇、乙醇、異丙醇與正丁醇的一種或者任意 組合時(shí)效果較佳。
[0013] 所使用的四燒氧基娃燒最佳為四甲氧基娃燒、四乙氧基娃燒與四異丙氧基娃燒的 任一種時(shí)效果較佳。
[0014] 優(yōu)選乙醇作為溶劑來制備二氧化鈦顆粒，優(yōu)選鈦酸四乙酯作為二氧化鈦顆粒前軀 體。
[0015] 優(yōu)選乙醇作為溶劑來制備Ti02@Si02核殼顆粒，優(yōu)選四乙氧基硅烷作為二氧化硅 前軀體來制備核殼顆粒。
[0016] 本發(fā)明制得的Ti02@Si02核殼顆粒的XRD譜圖與粒度分布曲線按常規(guī)方法測(cè)定。
[0017] 本發(fā)明以鈦酸四烷基酯為原料，通過溶膠-凝膠法制備了粒徑為1. 1?1. 4μπι的 二氧化鈦顆粒，之后在通過四烷氧基硅烷在一定ΡΗ范圍內(nèi)對(duì)其進(jìn)行包覆處理，制備得到具 備太陽熱反射功能的Ti0 2@Si02核殼顆粒，此復(fù)合顆粒在紅外波段的反射率超過80 %。此 夕卜，由于殼層Si02的包覆作用，此復(fù)合顆粒的光催化性能得到有效抑制，不會(huì)對(duì)所添加的材 料的耐候性能造成影響，因此該復(fù)合顆粒用作材料的添加劑具有很大的應(yīng)用前景。同時(shí)，這 種Ti0 2@Si02核殼顆粒制備方法原料易得，制備步驟簡(jiǎn)便，因此具有較強(qiáng)的應(yīng)用與工業(yè)化前 旦 -5^ 〇

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 圖1為Ti02@Si02核殼顆粒的粒度分布曲線。
[0019] 圖2為Ti02@Si02核殼顆粒的XRD譜圖。
[0020] 圖3為Ti02@Si02核殼顆粒在紫外-可見-近紅外波段的反射曲線。

【具體實(shí)施方式】
[0021] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。
[0022] 實(shí)施例1 :
[0023] 將鈦酸四乙酯溶解于甲醇當(dāng)中，配置成5wt. %的溶液A ;配置0. 1M的Lutensol 0N50 (BASF)表面活性劑水溶液B ;取溶液B溶解于甲醇當(dāng)中，配置成0. 5wt. %的溶液C ;將 溶液A與溶液C均勻混合，混合質(zhì)量比為1:2,之和將此混合溶液加熱至50°C下反應(yīng)2h，之 后將產(chǎn)物離心分離、洗滌、烘干，最終得到二氧化鈦顆粒。
[0024] 將二氧化鈦通過超聲分散于甲醇當(dāng)中，制備成濃度為0. lwt. %固含的分散液，之 后加入氨水作為催化劑，催化劑占總質(zhì)量的比例為lwt. %，最后加入四乙氧基硅烷對(duì)二氧 化鈦進(jìn)行包覆，反應(yīng)溫度為30°C，反應(yīng)時(shí)間2h，將產(chǎn)物離心分離、洗滌、烘干，最后在200°C 下煅燒2h，得到二氧化硅包覆的二氧化鈦顆粒。制得的Ti02@Si02核殼顆粒的中位粒徑為 1. Ιμπι，在800nm波長(zhǎng)處的反射率為82%。
[0025] 實(shí)施例2 :
[0026] 將鈦酸四乙酯溶解于甲醇當(dāng)中，配置成8wt. %的溶液A ;配置0. 1M的Lutensol 0N50(BASF)表面活性劑水溶液B ;取溶液B溶解于甲醇當(dāng)中，配置成lwt. %的溶液C ;將溶 液A與溶液C均勻混合，混合質(zhì)量比為1:4,之和將此混合溶液加熱至90°C下反應(yīng)4h，之后 將產(chǎn)物離心分離、洗滌、烘干，最終得到二氧化鈦顆粒。
[0027] 將二氧化鈦通過超聲分散于甲醇當(dāng)中，制備成濃度為lwt. %固含的分散液，之后 加入氨水作為催化劑，催化劑占總質(zhì)量的比例為3wt. %，最后加入四乙氧基硅烷對(duì)二氧化 鈦進(jìn)行包覆，反應(yīng)溫度為60°C，反應(yīng)時(shí)間4h，將產(chǎn)物離心分離、洗滌、烘干，最后在600°C下 煅燒2h，得到二氧化硅包覆的二氧化鈦顆粒。制得的Ti0 2@Si02核殼顆粒的中位粒徑為 1. 35μπι，在800nm波長(zhǎng)處的反射率為84. 5%。
[0028] 實(shí)施例3 :
[0029] 將鈦酸四乙酯溶解于乙醇當(dāng)中，配置成6wt. %的溶液A ;配置0. 1M的Lutensol 0N50 (BASF)表面活性劑水溶液B ;取溶液B溶解于乙醇當(dāng)中，配置成0. 7wt. %的溶液C ;將 溶液A與溶液C均勻混合，混合質(zhì)量比為1:3,之和將此混合溶液加熱至60°C下反應(yīng)3h，之 后將產(chǎn)物離心分離、洗滌、烘干，最終得到二氧化鈦顆粒。
[0030] 將二氧化鈦通過超聲分散于乙醇當(dāng)中，制備成濃度為lwt. %固含的分散液，之后 加入氨水作為催化劑，催化劑占總質(zhì)量的比例為1.5wt. %，最后加入四乙氧基硅烷對(duì)二氧 化鈦進(jìn)行包覆，反應(yīng)溫度為50°C，反應(yīng)時(shí)間3h，將產(chǎn)物離心分離、洗滌、烘干，最后在450°C 下煅燒2h，得到二氧化硅包覆的二氧化鈦顆粒。制得的Ti02@Si02核殼顆粒的中位粒徑為 1. 2μπι，在800nm波長(zhǎng)處的反射率為86. 5%。
[0031] 上述實(shí)施例下所制備的核殼樣品的粒徑分布、XRD以及太陽熱反射譜圖即為說明 書附圖的1-3。
【權(quán)利要求】
1. 一種太陽熱反射Ti〇2@si〇2核殼顆粒的制備方法，其特征在于：其具體步驟如下： ⑷粒徑范圍在1. 1?1. 4 μ m的Ti02顆粒的制備： 將鈦酸四烷基酯溶解于C數(shù)為1?4的小分子醇當(dāng)中，配置成5?8wt. %的溶液A ; 配置0. 1M的Lutensol 0N50表面活性劑水溶液B ;取溶液B溶解于C數(shù)為1?4的小分子 醇當(dāng)中，配置成0.5?l.Owt. %的溶液C;將溶液A與溶液C混合，其混合質(zhì)量比為1:2? 1:4 ;之后將此混合溶液加熱至50?90°C下反應(yīng)2?4h，之后將產(chǎn)物離心分離、洗滌、烘干， 最終得到粒徑范圍在1. 1?1. 4 μ m的二氧化鈦顆粒； (B)Ti02@Si02核殼顆粒的制備： 將二氧化鈦通過超聲分散于C數(shù)為1?4的小分子醇溶劑當(dāng)中，制備成濃度為0. 1? lwt. %固含的分散液，之后加入氨水作為催化劑，催化劑占總質(zhì)量的比例為1?3wt. %，最 后加入四烷氧基硅烷對(duì)二氧化鈦進(jìn)行包覆，四烷氧基硅烷占總質(zhì)量的比例為1?5wt. %， 反應(yīng)溫度為30?60°C，反應(yīng)時(shí)間2?4h，將產(chǎn)物離心分離、洗滌、烘干，最后在200-600°C下 煅燒2h，得到二氧化硅包覆的二氧化鈦顆粒。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽熱反射Ti02@Si02核殼顆粒的制備方法，其特征在于：所 使用鈦酸四烷基酯最佳為鈦酸四乙酯、鈦酸四異丙酯以及鈦酸四丁酯的任一種。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽熱反射Ti02@Si02核殼顆粒的制備方法，其特征在于：所 使用的C數(shù)為1?4的小分子醇最佳為甲醇、乙醇、異丙醇與正丁醇的一種或者任意組合。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽熱反射Ti02@Si02核殼顆粒的制備方法，其特征在于：所 使用的四燒氧基娃燒最佳為四甲氧基娃燒、四乙氧基娃燒與四異丙氧基娃燒的任一種。
【文檔編號(hào)】C01G23/053GK104084096SQ201410313570
【公開日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年7月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月2日
【發(fā)明者】洪杰, 林金斌, 詹俊英, 魏川, 林偉 申請(qǐng)人:三棵樹涂料股份有限公司