專利名稱：用四氯化鈦醇解法制備二氧化鈦納米粉體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用四氯化鈦醇解法制備二氧化鈦納米粉體的方法，屬化學(xué)化工技術(shù)領(lǐng)域。
現(xiàn)有的制備二氧化鈦納米粉體方法主要有兩類(1)利用有機(jī)鈦酸酯(鈦酸正丁酯或鈦酸異丙酯)控制水解的溶膠凝膠法；(2)利用四氯化鈦與堿反應(yīng)的沉淀法。其中在方法(1)中由于采用了價格很貴的有機(jī)鈦酸酯，因此原料的成本很高，并且原料不宜獲得。此外，由于有機(jī)鈦酸酯對水分解十分敏感，因此水解工藝不易控制。對于方法(2)，其主要缺點是由于采用沉淀，過濾，反膠等過程，工藝過程復(fù)雜，形成的二氧化鈦納米粉體的顆粒較大，均勻性較差。
本發(fā)明的目的是研究一種用四氯化鈦醇解法制備二氧化鈦納米粉體的方法，通過價廉的四氯化鈦作為原料來克服上述方法(1)中原料成本高及對水敏感的缺點。用醇解法直接形成溶膠，省去分離的過程，以克服上述方法(2)的工藝復(fù)雜性和顆粒不均性等缺陷。
本發(fā)明的用四氯化鈦醇解法制備二氧化鈦納米粉體的方法，包括以下步驟(1)制備四氯化鈦乙醇溶膠將一定量的四氯化鈦溶液緩慢地滴加到含水量為0％～15％的醇(甲醇，乙醇和異丙醇)溶液中，其中四氯化鈦的濃度為5％-30％體積比。在滴加過程中，會有大量的HCl氣體放出，同時溶液的溫度上升。滴加完畢后可以形成黃色透亮的溶液。該溶液在密閉的條件下常溫存放30-50小時，使四氯化鈦醇溶液溶膠化。然后可以把溶液存放在飽和水蒸氣(10℃-30℃)30-50小時，以促進(jìn)溶膠的無機(jī)化。最后，通過在60℃蒸發(fā)回收醇溶劑，直到形成干凝膠。
(2)制備二氧化鈦納米粉體干凝膠經(jīng)粉碎后，在空氣氛條件下進(jìn)行煅燒。為了促進(jìn)有機(jī)物的充分分解，起始升溫速率為10℃/分。然后在250℃～600℃的溫度下煅燒0.5～5小時，即形成本發(fā)明二氧化鈦納米粉體。
運(yùn)用本發(fā)明的方法制備出的二氧化鈦納米粉體，其粒徑均勻，粒徑大小可以從4納米到10納米，而且分散性好。整個制備方法中，原料價廉，工藝簡單，因此降低了產(chǎn)品成本。


圖l為煅燒溫度對TiO2晶相結(jié)構(gòu)的影響。該圖表明，在300℃～500℃間煅燒均可以形成了銳鈦礦型二氧化鈦。
圖2為TiO2粉體的透射電鏡圖。該圖表明經(jīng)500℃形成的TiO2粉體的顆粒均勻，粒徑大小為10nm。
下面介紹本發(fā)明的實施例。
實施例一在室溫下將1.5ml的TiCl4(C.P)溶液緩慢滴加到10ml無水甲醇中，經(jīng)15min超聲振蕩，得到均勻透明的淡黃色溶液。將該溶液在密閉環(huán)境中靜置10小時，然后在20℃飽和水蒸氣氣氛中存放72小時進(jìn)行成膠化，就可獲得具有一定粘度的透明溶膠。該溶膠經(jīng)60℃加熱處理，除去有機(jī)溶劑就可形成白色干凝膠。前軀體干凝膠經(jīng)500℃熱處理1小時就可形成TiO2納米粉體。為了抑制結(jié)碳的生成，剛開始的升溫速度必須很緩慢，控制在10℃/min，以促進(jìn)有機(jī)物的完全分解。TEM表明TiO2納米粉體的顆粒大小約為10nm，分散性很好。
實施例二在室溫下將1.5ml的TiCl4(C.P)溶液緩慢滴加到15ml無水乙醇中，經(jīng)15min超聲振蕩，得到均勻透明的淡黃色溶液。將該溶液在密閉環(huán)境中靜置5天進(jìn)行成膠化，就可獲得具有一定粘度的透明溶膠。該溶膠經(jīng)70℃加熱處理，除去溶劑就可形成淡黃色的干凝膠。前軀體干凝膠經(jīng)500℃熱處理1小時就可形成TiO2納米粉體。為了抑制結(jié)碳的生成，剛開始的升溫速度必須很緩慢，控制在5℃/min，以促進(jìn)有機(jī)物的完全分解。
實施例三在室溫下將1.5ml的TiCl4(C.P)溶液緩慢滴加到15ml無水異丙醇中，經(jīng)15min超聲振蕩，得到均勻透明的淡黃色溶液。將該溶液在密閉環(huán)境中靜置5天進(jìn)行成膠化，就可獲得具有一定粘度的透明溶膠。該溶膠經(jīng)60℃加熱處理，除去溶劑就可形成淡黃色的干凝膠。前軀體干凝膠經(jīng)500℃熱處理1小時就可形成TiO2納米粉體。為了抑制結(jié)碳的生成，剛開始的升溫速度必須很緩慢，控制在5℃/min，以促進(jìn)有機(jī)物的完全分解。
實施例四在室溫下將1.5ml的TiCl4(C.P)溶液緩慢滴加到含水量為10％的10ml乙醇水溶液中，經(jīng)15min超聲振蕩，得到均勻透明的淡黃色溶液。將該溶液在密閉環(huán)境中靜置90小時，就可獲得具有一定粘度的透明溶膠。該溶膠經(jīng)70℃加熱處理，除去有機(jī)溶劑就可形成白色干凝膠。前軀體干凝膠經(jīng)500℃熱處理1小時就可形成TiO2納米粉體。為了抑制結(jié)碳的生成，剛開始的升溫速度必須很緩慢，控制在10℃/min，以促進(jìn)有機(jī)物的完全分解。TEM表明TiO2納米粉體的顆粒大小約為12nm，分散性很好。
權(quán)利要求
1.一種用四氯化鈦醇解法制備二氧化鈦納米粉體的方法，其特征在于該方法包括以下步驟(1)制備四氯化鈦乙醇溶膠將一定量的四氯化鈦溶液緩慢地滴加到含水量為0％～15％的醇溶液中，其中四氯化鈦的濃度為5％-30％體積比，滴加完畢后形成黃色透亮的溶液，該溶液在密閉的條件下常溫存放30-50小時，然后把溶液放在飽和水蒸氣中，溫度為10℃-30℃下，存放30-50小時，最后，通過在60℃下蒸發(fā)回收醇溶劑，直到形成干凝膠；(2)制備納米二氧化鈦粉體干凝膠經(jīng)粉碎后，在空氣氛條件下進(jìn)行煅燒，起始升溫速率為10℃/分，然后在250℃～600℃的溫度下煅燒0.5～5小時，即形成本發(fā)明的二氧化鈦納米粉體。
2.如權(quán)利要求所述的方法，其中所述的四氯化鈦乙醇溶膠的制備中的醇為甲醇、乙醇和異丙醇。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用四氯化鈦醇解法制備二氧化鈦納米粉體的方法,該方法首先制備四氯化鈦乙醇溶膠,將四氯化鈦溶液滴加到醇溶液中,存放30—50小時,然后把溶液放在飽和水蒸氣中,存放30—50小時,最后蒸發(fā)回收醇溶劑,直到形成干凝膠。干凝膠經(jīng)粉碎后,在空氣氛條件下進(jìn)行煅燒,即形成本發(fā)明的二氧化鈦納米粉體。運(yùn)用本發(fā)明的方法制備出的二氧化鈦納米粉體,其粒徑均勻,粒徑大小可以從4納米到10納米,而且分散性好。
文檔編號C01G23/047GK1226511SQ9910022
公開日1999年8月25日 申請日期1999年1月22日 優(yōu)先權(quán)日1999年1月22日
發(fā)明者朱永法, 張利, 姚文清, 曹立禮 申請人:清華大學(xué)