黃色透明液體)中，在攪拌下逐滴滴加乙醇至產(chǎn)物沉淀完全，洗滌、離心，分散于360mL水中，得到濃度為10g/L的納米二氧化鈦水分散液。將此10g/L的納米二氧化鈦水分散液在80°C下攪拌加熱3天，再自然冷卻至室溫。將所得產(chǎn)物離心，分離，干燥，最終得到多孔球狀二氧化鈦的白色粉末。
[0036]與實施例1比較，反應(yīng)物體積比鈦酸四丁酯:濃鹽酸的比例改為1: 0.5，所得產(chǎn)物為銳鈦礦相多孔球狀二氧化鈦，其形貌和孔徑分布均沒有明顯的變化。
[0037]實施例3
[0038]將總量為180ml，體積比環(huán)己烷:乙醇=I: I的比例混合作為溶劑，在混合溶劑中加入36ml鈦酸四丁酯。攪拌均勻后，再按體積比鈦酸四丁酯:濃鹽酸=I: 0.25的比例加入9ml濃鹽酸(36%?38%)。升溫至沸騰后回流10小時，然后自然冷卻至室溫。向回流反應(yīng)后的產(chǎn)物(淡黃色透明液體)中，在攪拌下逐滴滴加乙醇至產(chǎn)物沉淀完全，洗滌、離心，分散于720mL水中，得到濃度為5g/L的納米二氧化鈦水分散液。將此5g/L的納米二氧化鈦水分散液在80°C下攪拌加熱3天，再自然冷卻至室溫。將所得產(chǎn)物離心，分離，干燥，最終得到多孔球狀二氧化鈦的白色粉末。
[0039]與實施例1比較，納米二氧化鈦水分散液的濃度改為5g/L，所得產(chǎn)物為銳鈦礦相多孔球狀二氧化鈦。其吸附-脫附曲線及孔徑分布曲線分別在圖12、圖13中展示，由圖可知其比表面積為169.8540m2/g，孔徑為2.4nm。圖14、圖15為制得的多孔球狀二氧化鈦經(jīng)300°C燒2小時(是指以5°C /min的速率從室溫升至300°C，并保持2小時，之后自然降至室溫)后的吸附-脫附曲線及孔徑分布曲線，由圖可知其比表面積為155.7298m2/g，孔徑為2.8nm0
[0040]實施例4
[0041]將總量為180ml，體積比環(huán)己烷:乙醇=I: I的比例混合作為溶劑，在混合溶劑中加入36ml鈦酸四丁酯。攪拌均勻后，再按體積比鈦酸四丁酯:濃鹽酸=I: 0.25的比例加入9ml濃鹽酸(36%?38%)。升溫至沸騰后回流10小時，然后自然冷卻至室溫。向回流反應(yīng)后的產(chǎn)物(淡黃色透明液體)中，在攪拌下逐滴滴加乙醇至產(chǎn)物沉淀完全，洗滌、離心，分散于360mL水中，得到濃度為10g/L的納米二氧化鈦水分散液。將此10g/L的納米二氧化鈦水分散液在100°C下攪拌加熱3天，再自然冷卻至室溫。將所得產(chǎn)物離心，分離，干燥，最終得到多孔球狀二氧化鈦的白色粉末。
[0042]與實施例1比較，納米二氧化鈦水分散液的加熱溫度改為100°C，所得產(chǎn)物為銳鈦礦相多孔球狀二氧化鈦，其形貌和孔徑分布均沒有明顯的變化。
[0043]實施例5
[0044]將總量為180ml，體積比環(huán)己烷:乙醇=I: I的比例混合作為溶劑，在混合溶劑中加入36ml鈦酸四丁酯。攪拌均勻后，再按體積比鈦酸四丁酯:濃鹽酸=I: 0.25的比例加入9ml濃鹽酸(36%?38%)。升溫至沸騰后回流10小時，然后自然冷卻至室溫。向回流反應(yīng)后的產(chǎn)物(淡黃色透明液體)中，在攪拌下逐滴滴加乙醇至產(chǎn)物沉淀完全，洗滌、離心，分散于360mL水中，得到濃度為10g/L的納米二氧化鈦水分散液。將此10g/L的納米二氧化鈦水分散液在80°C下攪拌加熱I天，再自然冷卻至室溫。將所得產(chǎn)物離心，分離，干燥，最終得到多孔球狀二氧化鈦的白色粉末。
[0045]與實施例1比較，納米二氧化鈦水分散液的加熱時間改為I天，所得產(chǎn)物為銳鈦礦相多孔球狀二氧化鈦，其形貌和孔徑分布均沒有明顯的變化。
[0046]實施例6
[0047]將總量為180ml，體積比環(huán)己烷:乙醇=I: I的比例混合作為溶劑，在混合溶劑中加入36ml鈦酸四丁酯。攪拌均勻后，再按體積比鈦酸四丁酯:濃鹽酸=I: 0.25的比例加入9ml濃鹽酸(36%?38%)。升溫至沸騰后回流10小時，然后自然冷卻至室溫。向回流反應(yīng)后的產(chǎn)物(淡黃色透明液體)中，在攪拌下逐滴滴加乙醇至產(chǎn)物沉淀完全，洗滌、離心，分散于360mL水中，得到濃度為10g/L的納米二氧化鈦水分散液。將此10g/L的納米二氧化鈦水分散液在75°C下攪拌加熱3天，再自然冷卻至室溫。將所得產(chǎn)物離心，分離，干燥，最終得到多孔球狀二氧化鈦的白色粉末。
[0048]與實施例1比較，納米二氧化鈦水分散液的加熱溫度改為75°C，所得產(chǎn)物為銳鈦礦相多孔球狀二氧化鈦，其形貌和孔徑分布均沒有明顯的變化。
[0049]實施例7
[0050]將總量為180ml，體積比環(huán)己烷:乙醇=I: I的比例混合作為溶劑，在混合溶劑中加入36ml鈦酸四丁酯。攪拌均勻后，再按體積比鈦酸四丁酯:濃鹽酸=I: 0.25的比例加入9ml濃鹽酸(36%?38%)。升溫至沸騰后回流10小時，然后自然冷卻至室溫。向回流反應(yīng)后的產(chǎn)物(淡黃色透明液體)中，在攪拌下逐滴滴加乙醇至產(chǎn)物沉淀完全，洗滌、離心，分散于120mL水中，得到濃度為30g/L的納米二氧化鈦水分散液。將此10g/L的納米二氧化鈦水分散液在80°C下攪拌加熱3天，再自然冷卻至室溫。將所得產(chǎn)物離心，分離，干燥，最終得到多孔球狀二氧化鈦的白色粉末。
[0051 ] 與實施例1比較，納米二氧化鈦水分散液的濃度改為30g/L，也可以得到銳鈦礦相多孔球狀二氧化鈦。
[0052]實施例8
[0053]本實施例以目前市場上廣泛使用的德固賽P25型二氧化鈦為對比，驗證本發(fā)明樣品的光催化活性。
[0054]取50mg本發(fā)明制備的多孔球狀二氧化鈦(以實施例1中的產(chǎn)物為例)與德固賽P25型二氧化鈦，分別加入50mL濃度為10mg/L的亞甲基藍水溶液中。將上述混合物分別在黑暗處攪拌I小時，使其達到吸附-脫附平衡。然后在紫外光(125W汞燈)下照射，每隔10分鐘取出5mL樣品進行紫外-可見吸收光譜的測試，并根據(jù)朗伯比爾定律計算出溶液中剩余染料的濃度，再計算出取樣濃度與初始濃度的比值。
[0055]圖16為以時間為橫坐標(biāo)，以取樣濃度與初始濃度的比值為縱坐標(biāo)，繪制的染料降解曲線。從圖中可以看出，與德固賽P25型二氧化鈦相比，本發(fā)明制備的多孔球狀二氧化鈦能夠在更短的時間內(nèi)實現(xiàn)對亞甲基藍染料的完全降解，說明本發(fā)明制備的多孔球狀二氧化鈦具有比目前市場上廣泛使用的德固賽P25型二氧化鈦更加優(yōu)異的光催化活性，同時本發(fā)明制備的多孔球狀二氧化鈦也顯示出了良好的吸附性能。
【主權(quán)項】
1.一種制備多孔球狀二氧化鈦的方法，將銳鈦礦相二氧化鈦納米粒子分散于水中，得到濃度為I?30g/L的納米二氧化鈦水分散液；將納米二氧化鈦水分散液攪拌下升溫至75?100°C，攪拌下保溫I?20天；再自然冷卻至室溫，得到的產(chǎn)物經(jīng)分離、干燥，制得多孔球狀二氧化鈦。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備多孔球狀二氧化鈦的方法，其特征在于，所述的納米二氧化鈦水分散液的濃度為5?10g/L ;所述的納米二氧化鈦水分散液的攪拌下升溫至80°C，保溫時間在I?5天。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備多孔球狀二氧化鈦的方法，其特征在于，所述的納米二氧化鈦水分散液，按如下過程制備:以體積比為環(huán)己烷:乙醇=I: 0.5?5的混合溶劑作為反應(yīng)溶劑，以體積比鈦酸四丁酯:濃鹽酸=I: 0.22?0.5為反應(yīng)物，混合溶劑的用量按體積計為鈦酸四丁酯的3?10倍；在混合溶劑中加入鈦酸四丁酯攪拌均勻，再加入濃鹽酸；升溫達到沸騰后回流反應(yīng)10?20小時；在室溫下冷卻得到單分散的納米二氧化鈦溶液，滴加乙醇至二氧化鈦納米粒子完全沉降，所得產(chǎn)物經(jīng)乙醇洗滌、離心，直接分散于水中，得到銳鈦礦相納米二氧化鈦水分散液；其中水的用量按體積比鈦酸四丁酯:水=I: 3.3 ?100。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備多孔球狀二氧化鈦的方法，其特征在于，水的用量按體積比為鈦酸四丁酯:水=I: 10?20。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備多孔球狀二氧化鈦的方法，其特征在于，得到的產(chǎn)物經(jīng)分離，干燥后，再進行燒結(jié)；所述的燒結(jié)，是在300?400°C下燒結(jié)1.5?3小時。
【專利摘要】本發(fā)明的一種制備多孔球狀二氧化鈦的方法，屬于無機材料制備工藝的技術(shù)領(lǐng)域。所提供的方法是使用銳鈦礦相二氧化鈦納米粒子制得高濃度的納米二氧化鈦水分散液，經(jīng)過加熱最終制得多孔球狀二氧化鈦。本發(fā)明獲得的銳鈦礦相多孔球狀二氧化鈦，直徑為100～270nm，晶粒尺寸小于5nm，其比表面積可達到160m2/g以上，孔徑分布在2～3nm。本發(fā)明的方法簡便易行，克服了現(xiàn)有技術(shù)需要添加模板劑或使用高壓反應(yīng)釜等繁冗步驟，降低了生產(chǎn)成本，且所得多孔球狀二氧化鈦光催化活性高，具有生產(chǎn)、應(yīng)用前景。
【IPC分類】C01G23-053, B01J20-30, B01J21-06, B01J20-06
【公開號】CN104587995
【申請?zhí)枴緾N201510067107
【發(fā)明人】龐廣生, 劉旭, 焦世惠
【申請人】吉林大學(xué)
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2015年2月9日