本發(fā)明涉及一種二氧化鈦溶膠及其制備方法。

背景技術(shù)：

二氧化鈦是目前最有前景的光催化劑，它具有強(qiáng)氧化性，可降解絕大部分的污染物質(zhì)。當(dāng)能量大于或等于能隙的光照射到半導(dǎo)體時，半導(dǎo)體顆粒吸收自然光，產(chǎn)生電子-空穴對。光致空穴和光致電子具有強(qiáng)氧化性和強(qiáng)還原性，將吸附在二氧化鈦表面的H₂O、O₂等物質(zhì)氧化還原成具有強(qiáng)氧化性和強(qiáng)還原性的自由基，進(jìn)而氧化還原有機(jī)污染物質(zhì)，從而達(dá)到降解污染物的目的。

目前，已知納米二氧化鈦有銳鈦礦、金紅石、板鈦礦三種晶型，銳鈦礦和金紅石屬于四方晶系，板鈦礦屬正方晶系。納米二氧化鈦化學(xué)性能穩(wěn)定，常溫下幾乎不與其他化合物反應(yīng)，不溶于水、稀酸，微溶于堿和熱硝酸，不與空氣中CO₂、SO₂、O₂等反應(yīng)，具有生物惰性。納米二氧化鈦具有熱穩(wěn)定性，無毒性。

納米二氧化鈦的粒徑小、比表面積大、表面活性中心多、催化效率高，且對環(huán)境不產(chǎn)生二次污染。因此被廣泛地應(yīng)用于各種技術(shù)領(lǐng)域。在有光照的情況下，納米二氧化鈦具有強(qiáng)的氧化性和超親水性,可用于空氣的凈化、污水的處理、太陽能的利用、抗菌、殺毒及自清潔等領(lǐng)域，具有很好的實(shí)際應(yīng)用價值。目前制備納米二氧化鈦的方法有磁控濺射法、化學(xué)氣相沉積法、溶膠一凝膠法等，但磁控濺射法、化學(xué)氣相沉積法具有設(shè)備要求高，工藝復(fù)雜，投資大等缺點(diǎn)，而溶膠-凝膠法多采用醇鹽制備，價格頗為昂貴，即使采用水相制備，效果難以保持穩(wěn)定。

目前現(xiàn)有技術(shù)制備的二氧化鈦溶膠仍然還存在生產(chǎn)成本較高，工藝流程復(fù)雜操作繁瑣，光催化效果不理想，特別是對有機(jī)染料的降解，其中包括亞甲基藍(lán)、羅丹明B、甲基橙等有機(jī)染料的降解效果均不理想，同時也較難實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明第一目的在于提供一種二氧化鈦溶膠。

本發(fā)明另一目的在于提供上述二氧化鈦溶膠的制備方法。

本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)的：

一種二氧化鈦溶膠，其特征在于：所述二氧化鈦溶膠由銳鈦礦型二氧化鈦和無定形二氧化鈦組成，為梭子狀結(jié)構(gòu)、顆粒粒徑為7～12nm左右；比表面積較大、光催化效率較高，且對環(huán)境不產(chǎn)生二次污染，制備二氧化鈦溶膠長期保持穩(wěn)定和良好的光催化效果，利于后續(xù)二氧化鈦摻雜工藝以及其他應(yīng)用。

發(fā)明人在發(fā)明過程中發(fā)現(xiàn)，制備過程中，選擇無水乙醇與去離子水組成的混合溶劑來溶解四氯化鈦，配合特定的攪拌轉(zhuǎn)速，再配合后續(xù)特定的后續(xù)處理步驟，可以使得本發(fā)明二氧化鈦溶膠的光催化效果優(yōu)異，特別適用于有機(jī)染料包括亞甲基藍(lán)、羅丹明B、甲基橙等的降解，上述二氧化鈦溶膠的制備方法，其特征在于，它是按如下步驟制得的：

1.在0℃的低溫條件下，將四氯化鈦加入無水乙醇與去離子水組成的混合溶劑中，攪拌，攪拌轉(zhuǎn)速為300～1000r/min，得到混合溶液；

2.在混合溶液中滴加氨水調(diào)節(jié)混合溶液的pH值至中性，得到白色沉淀；

3.將白色沉淀離心、并用去離子水洗滌，直至未含有氯離子；

4.取步驟3中洗滌后的白色沉淀，加入雙氧水和去離子水，隨后置于溫度為70～100℃條件下冷凝回流1～4h進(jìn)行，得到透明淺黃色二氧化鈦溶膠。

進(jìn)一步，一種二氧化鈦溶膠的制備方法，其特征在于，步驟1中所述四氯化鈦、乙醇、去離子水的體積比為1～5：3～5：3～30。

進(jìn)一步，一種二氧化鈦溶膠的制備方法，其特征在于，步驟1中所述無水乙醇的質(zhì)量濃度為99.7％。

進(jìn)一步，一種二氧化鈦溶膠的制備方法，其特征在于，步驟2中所述氨水的質(zhì)量濃度為25％～28％。

進(jìn)一步，一種二氧化鈦溶膠的制備方法，其特征在于，步驟2中所述氨水加入量與四氯化鈦需滿足體積比為3～12:1～3。

進(jìn)一步，一種二氧化鈦溶膠的制備方法，其特征在于，步驟4中所述雙氧水的質(zhì)量濃度為30％。

進(jìn)一步，一種二氧化鈦溶膠的制備方法，其特征在于，步驟4中所述雙氧水和去離子水的加入量與四氯化鈦的體積比為8～12：100～150：1～5。

本發(fā)明具有如下的有益效果：

本發(fā)明一種二氧化鈦溶膠產(chǎn)品粒徑小，比表面積大，3小時內(nèi)本品對亞甲基藍(lán)、羅丹明B、甲基橙的降解率分別為67.6％、99.7％、74.7％，催化效果優(yōu)異，熱穩(wěn)定性好，無毒性，在不添加其他任何試劑的情況下能保持長期的穩(wěn)定與透明；原料成本低廉易得，生產(chǎn)成本低，制備方法易于重現(xiàn)、穩(wěn)定性好、成功率達(dá)100％，生產(chǎn)過程安全可靠，環(huán)境友好，解膠時間短，生產(chǎn)周期短，適用于工業(yè)化生產(chǎn)。

附圖說明

圖1為二氧化鈦對亞甲基藍(lán)的降解率；

圖2為二氧化鈦對羅丹明B的降解率；

圖3為二氧化鈦對甲基橙的降解率；

圖4為二氧化鈦的透射電鏡圖(TEM)；

圖5為二氧化鈦的UV-Vis吸收光譜圖；

具體實(shí)施方式

下面通過實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行具體的描述，有必要在此指出的是以下實(shí)施例只用于對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明，不能理解為對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，在不背離本發(fā)明精神和實(shí)質(zhì)的情況下，對本發(fā)明方法、步驟或條件所作的修改或替換，均屬于本發(fā)明的范圍。

實(shí)施例1

在溫度為0℃條件下，取四氯化鈦1ml加入到無水乙醇(質(zhì)量濃度為99.7％)與去離子水各3ml混勻的混合液中，并攪拌(400r/min)，得到混合溶液。隨后，在混合溶液中滴加質(zhì)量濃度為28％的氨水溶液3.7ml，調(diào)節(jié)混合溶液的pH＝7，得到白色沉淀。將白色沉淀離心、去離子水洗滌，直至未含有氯離子；取洗滌后的白色沉淀，加入雙氧水8.5ml和去離子水120ml，在90℃下冷凝回流3小時，得到透明淺黃色二氧化鈦溶膠。

試驗(yàn)1：取實(shí)施例1所制得的產(chǎn)品進(jìn)行光催化效果試驗(yàn)。

取5ml產(chǎn)品加入到100ml亞甲基藍(lán)溶液(15mg/L),暗處保存3小時，開光(使用光源為鎢燈)，每隔半小時測定降解效率。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖1所示，由圖可知，3小時后，本品對亞甲基藍(lán)的降解率為67.6％。

取5ml產(chǎn)品加入到100ml羅丹明B溶液(15mg/L),暗處保存3小時，開光(使用光源為鎢燈)，每隔半小時測定降解效率。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖2所示，由圖可知，3小時后，本品對羅丹明B的降解率為99.7％。。

取5ml產(chǎn)品加入到100ml甲基橙溶液(15mg/L),暗處保存3小時，開光(使用光源為鎢燈)，每隔半小時測定降解效率。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖3所示，由圖可知，3小時后，本品對甲基橙的降解率為74.7％。。

試驗(yàn)2：取實(shí)施例1所制得的產(chǎn)品進(jìn)行穩(wěn)定性試驗(yàn)。

取本品在室內(nèi)條件下放置11個月之后，產(chǎn)品仍舊保持穩(wěn)定和透明，經(jīng)測定，催化效果仍然良好，故本品穩(wěn)定性良好。

實(shí)施例2

在溫度為0℃條件下，取四氯化鈦1ml加入到無水乙醇(質(zhì)量濃度為99.7％)與去離子水各5ml混勻的混合液中，并攪拌(1000r/min)，得到混合溶液。隨后，在混合溶液中滴加質(zhì)量濃度為25％的氨水溶液5.8ml，調(diào)節(jié)混合溶液的pH＝7，得到白色沉淀。將白色沉淀離心、去離子水洗滌，直至未含有氯離子；取洗滌后的白色沉淀，加入雙氧水10.3ml和去離子水130ml，在100℃下冷凝回流2小時，得到透明淺黃色二氧化鈦溶膠。

取實(shí)施例2所制得的產(chǎn)品，按實(shí)施例1的試驗(yàn)方法分別進(jìn)行光催化效果試驗(yàn)和穩(wěn)定性試驗(yàn)，光催化效果試驗(yàn)結(jié)果表明本品亞甲基藍(lán)、羅丹明B、甲基橙的降解效果好，穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果表明本品穩(wěn)定性良好。

實(shí)施例3

在溫度為0℃條件下，取四氯化鈦1ml加入到無水乙醇(質(zhì)量濃度為99.7％)與去離子水各4ml混勻的混合液中，并攪拌(1000r/min)，得到混合溶液。隨后，在混合溶液中滴加質(zhì)量濃度為27％的氨水溶液4.9ml，調(diào)節(jié)混合溶液的pH＝7，得到白色沉淀。將白色沉淀離心、去離子水洗滌，直至未含有氯離子；取洗滌后的白色沉淀，加入雙氧水9.6ml和去離子水128ml，在70℃下冷凝回流4小時，得到透明淺黃色二氧化鈦溶膠。

取實(shí)施例3所制得的產(chǎn)品，按實(shí)施例1的試驗(yàn)方法分別進(jìn)行光催化效果試驗(yàn)和穩(wěn)定性試驗(yàn)，光催化效果試驗(yàn)結(jié)果表明本品亞甲基藍(lán)、羅丹明B、甲基橙的降解效果好，穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果表明本品穩(wěn)定性良好。