本發(fā)明涉及一種用于改良3D打印耗材性能的納米二氧化鈦及其制備方法，屬于無機化學(xué)材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
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目前接近95％用于FDM 耗材都采用ABS 和PLA 作為基體，其打印溫度通常在220℃左右，屬于中溫FDM 耗材。美國伊利諾伊理工大學(xué)的最新研究發(fā)現(xiàn)，使用ABS 和PLA 聚合物作為塑料原料的打印機超細(xì)顆粒(UFP) 排放量較高，排放率與使用激光打印機或燃燒香煙接近。由于體積微小，UFP 能沉積在肺部并直接被吸收到血液中。UFP 濃度較高與肺癌、中風(fēng)和哮喘癥狀的發(fā)展有關(guān)，報告中未詳細(xì)指出ABS 和PLA 排放物的化學(xué)成分，但是此前已有證明顯示ABS 有毒，而PLA 是具有生物相容性的聚合物，已廣泛用于制作藥物膠囊。這就促使我們開發(fā)一種低熔點、環(huán)保無毒害、收縮率小的3D 打印材料的改良原料。
在過去的幾十年里，由于其在解決環(huán)境污染問題中的潛在應(yīng)用價值，納米二氧化鈦光催化劑吸引了很多關(guān)注。然而，純的納米二氧化鈦光催化劑粉末在實際的應(yīng)用中還存在著許多缺陷。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的目的是針對上述存在的問題一種用于改良3D打印耗材性能的納米二氧化鈦及其制備方法，通過TiO2材料的光催化降解性能改善3D打印耗材的產(chǎn)品性能，如ABS和PLA等，減小其打印過程中產(chǎn)生的有害氣體，同時改良收縮率與韌性。
上述的目的通過以下的技術(shù)方案實現(xiàn)：
一種用于改良3D打印耗材性能的納米二氧化鈦的制備方法，該方法包括如下步驟：
（1）配制A溶液：邊攪拌邊將鈦酸丁酯滴入無水乙醇中，然后加入冰醋酸，攪拌0.5-1小時，其中鈦酸丁酯、無水乙醇中、冰醋酸的摩爾比為1：6：2；
（2）配制B溶液：邊攪拌邊將釓、鐠的氯化物分別滴入無水乙醇中，然后加入冰醋酸，攪拌0.5-1小時，其中釓、鐠、無水乙醇中、冰醋酸的摩爾比為1：0.5：3：1；
（3）將溶液B緩慢倒入溶液A中，滴入鹽酸溶液調(diào)節(jié)pH值等于4，繼續(xù)攪拌，直到變成凝膠，停止攪拌；
（4）將形成的凝膠用濾紙封口后室溫靜置陳化；
（5）將陳化后的凝膠放入烘箱中烘干，形成顆粒；
（6）將烘干后所得顆粒放入研缽中研磨，再置于箱式電阻爐中，爐內(nèi)保證有空氣進(jìn)入，以10～20℃/min的升溫速率緩慢升溫至250℃，炭化半小時，繼續(xù)升溫至600～800℃焙燒，得到用于改良3D打印耗材性能的納米二氧化鈦粉末。
所述的用于改良3D打印耗材性能的納米二氧化鈦的制備方法，步驟（5）中所述烘干溫度為77～82℃。
所述的用于改良3D打印耗材性能的納米二氧化鈦的制備方法，步驟（6）中所述焙燒時間為3～5個小時。
所述的用于改良3D打印耗材性能的納米二氧化鈦的制備方法，步驟（4）中所述陳化時間為1～2天。
所述的用于改良3D打印耗材性能的納米二氧化鈦的制備方法，步驟(1)中所述快速攪拌的攪拌速度為300～500r/min。
一種用上述方法制得的用于改良3D打印耗材性能的納米二氧化鈦粉末。
有益效果：
1．本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過多次試驗研究表明，由于釓、鐠具有不完全占據(jù)的4f軌道和部分具有空的5d軌道，可在TiO2晶格中引入缺陷，阻止晶體生長，減小晶體的尺寸（增大比表面積），阻礙電子與空穴的復(fù)合速率，從而改善TiO2光催化性能。同時因甲基橙的結(jié)構(gòu)中有苯環(huán)、萘環(huán)，在酸性和堿性條件下分別以偶氮和醌式的結(jié)構(gòu)存在，是染料的主體結(jié)構(gòu)，被公認(rèn)為一種有代表性的水溶性難降解有機物質(zhì)。TiO2可催化降解該類污染物。
2. 本發(fā)明的納米TiO2無毒、無害，無二次污染，可謂綠色催化劑。摻雜稀土元素有望提高催化劑的使用壽命?，F(xiàn)有的TiO2利用紫外光，摻雜稀土元素之后可利用可見光，且光的利用率更高。用自然光作為光源，研究影響光催化甲基橙的幾個因素，更貼進(jìn)實際情況。
具體實施方式：
實施例1：
一種用于改良3D打印耗材性能的納米二氧化鈦的制備方法，該方法包括如下步驟：
（1）配制A溶液：邊攪拌邊將鈦酸丁酯滴入無水乙醇中，然后加入冰醋酸，攪拌0.5-1小時，其中鈦酸丁酯、無水乙醇中、冰醋酸的摩爾比為1：6：2；
（2）配制B溶液：邊攪拌邊將釓、鐠的氯化物分別滴入無水乙醇中，然后加入冰醋酸，攪拌0.5-1小時，其中釓、鐠、無水乙醇中、冰醋酸的摩爾比為1：0.5：3：1；
（3）將溶液B緩慢倒入溶液A中，滴入鹽酸溶液調(diào)節(jié)pH值等于4，繼續(xù)攪拌，直到變成凝膠，停止攪拌；
（4）將形成的凝膠用濾紙封口后室溫靜置陳化；
（5）將陳化后的凝膠放入烘箱中烘干，形成顆粒；
（6）將烘干后所得顆粒放入研缽中研磨，再置于箱式電阻爐中，爐內(nèi)保證有空氣進(jìn)入，以10～20℃/min的升溫速率緩慢升溫至250℃，炭化半小時，繼續(xù)升溫至600～800℃焙燒，得到用于改良3D打印耗材性能的納米二氧化鈦粉末。
所述的用于改良3D打印耗材性能的納米二氧化鈦的制備方法，步驟（5）中所述烘干溫度為77～82℃。
所述的用于改良3D打印耗材性能的納米二氧化鈦的制備方法，步驟（6）中所述焙燒時間為3～5個小時。
所述的用于改良3D打印耗材性能的納米二氧化鈦的制備方法，步驟（4）中所述陳化時間為1～2天。
所述的用于改良3D打印耗材性能的納米二氧化鈦的制備方法，步驟(1)中所述快速攪拌的攪拌速度為300～500r/min。
以上僅是本發(fā)明的最佳實施例，本發(fā)明的方法包括但不限于上述實施例，本發(fā)明的未盡事宜，屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知常識。