CN101318696A - 一种氨水调制合成高热稳定性纳米二氧化钛的方法 - Google Patents
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Abstract
一种氨水调制合成高热稳定性纳米二氧化钛的方法，它涉及一种合成纳米二氧化钛的方法。它解决了现有锐钛矿型二氧化钛热稳定性较差及提高锐钛矿型二氧化钛热稳定性的方法由于掺杂元素的存在而导致二氧化钛的光学性能差、工艺复杂和成本高的问题。方法：将钛酸四丁酯与无水乙醇混合后滴加到由无水乙醇、二次蒸馏水与浓硝酸组成的混合体系中，得二氧化钛溶胶，然后加入氨水，混合搅拌后倒入反应釜中，水热反应所得沉淀物经干燥、研磨和焙烧，得高热稳定性纳米二氧化钛。本发明氨水调制合成高热稳定性纳米二氧化钛的方法工艺简单、成本低，且所得纳米二氧化钛热稳定性好，结晶度高，光催化性能好。
Description
技术领域
本发明涉及一种合成纳米二氧化钛的方法。
背景技术
半导体光催化技术由于操作简便、反应条件温和、无二次污染等突出优点而受到重视。在众多的半导体光催化剂中，二氧化钛由于其活性高、稳定性好、抗光腐蚀性强、价格便宜和安全无毒等特点而备受青睐。二氧化钛的光催化活性主要受粒子尺寸、晶相组成及其结晶度的影响。通常锐钛矿型二氧化钛比金红石型二氧化钛具有更高的光催化活性，但锐钛矿型二氧化钛热稳定性较差，在相对较低的温度500～600℃下很容易就转变成金红石相，导致光催化活性下降，因此通常需要经过高温热处理制备搪瓷涂层，但如此以来影响其使用范围。
目前，采用掺杂的方法提高锐钛矿型二氧化钛热稳定性，但是由于掺杂元素的存在而导致二氧化钛的光学性能差，且所需工艺复杂、成本高。
发明内容
本发明目的是为了解决现有锐钛矿型二氧化钛热稳定性较差及提高锐钛矿型二氧化钛热稳定性的方法由于掺杂元素的存在而导致二氧化钛的光学性能差、工艺复杂和成本高的问题，而提供一种氨水调制合成高热稳定性纳米二氧化钛的方法。
氨水调制合成高热稳定性纳米二氧化钛的方法按以下步骤实现：一、将等体积的钛酸四丁酯与无水乙醇混合搅拌20～40min，得混合液；二、按体积比20∶5∶1的比例将无水乙醇、二次蒸馏水与浓硝酸混合搅拌20～40min，得混合体系；三、在搅拌的条件下，将混合液滴加到混合体系中，得二氧化钛溶胶；四、按体积比4∶1的比例将二氧化钛溶胶与氨水混合，密封搅拌50～70min，然后倒入聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，在150～170℃的条件下水热5～7h后冷却至室温，所得沉淀物经干燥和研磨后以10～20℃/min的升温速率升温至600～850℃焙烧1～3h，得高热稳定性纳米二氧化钛；其中步骤二中浓硝酸的质量浓度为60％～70％；步骤四中氨水的质量浓度为20％～25％。
本发明中加入氨水提高了纳米二氧化钛由锐钛矿型向金红石相的转变温度，转变温度提高到600～850℃，从而提升了锐钛矿型纳米二氧化钛热稳定性和结晶度，使锐钛矿型纳米二氧化钛的光催化性能好，且由于没引入其它元素，所以二氧化钛的光学性能好。本发明合成高热稳定性纳米二氧化钛的反应条件温和、成本低、工艺简单，适合工业化生产。
附图说明
图1为具体实施方式七中所得高热稳定性纳米二氧化钛的XRD谱图。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式氨水调制合成高热稳定性纳米二氧化钛的方法按以下步骤实现一、将等体积的钛酸四丁酯与无水乙醇混合搅拌20～40min，得混合液；二、按体积比20∶5∶1的比例将无水乙醇、二次蒸馏水与浓硝酸混合搅拌20～40min，得混合体系；三、在搅拌的条件下，将混合液滴加到混合体系中，得二氧化钛溶胶；四、按体积比4∶1的比例将二氧化钛溶胶与氨水混合，密封搅拌50～70min，然后倒入聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，在150～170℃的条件下水热5～7h后冷却至室温，所得沉淀物经干燥和研磨后以10～20℃/min的升温速率升温至600～850℃焙烧1～3h，得高热稳定性纳米二氧化钛；其中步骤二中浓硝酸的质量浓度为60％～70％；步骤四中氨水的质量浓度为20％～25％。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤二中浓硝酸的质量浓度为65％。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤三中混合液滴加的速度为20～30滴/分钟。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤四中密封搅拌60min，然后倒入聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，在160℃的条件下水热6h后冷却至室温，沉淀物经干燥和研磨后以15℃/min的升温速率升温至800℃焙烧2h。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤四中氨水的质量浓度为23％。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤四中干燥是在90～100℃的条件下干燥7～9h。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式七：本实施方式氨水调制合成高热稳定性纳米二氧化钛的方法按以下步骤实现：一、将等体积的钛酸四丁酯与无水乙醇混合搅拌30min，得混合液；二、按体积比20∶5∶1的比例将无水乙醇、二次蒸馏水与浓硝酸混合搅拌30min，得混合体系；三、在搅拌的条件下，将混合液滴加到混合体系中，得二氧化钛溶胶；四、按体积比4∶1的比例将二氧化钛溶胶与氨水混合，密封搅拌60min，然后倒入聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，在160℃的条件下水热6h后冷却至室温，所得沉淀物经干燥和研磨后以15℃/min的升温速率升温至800℃焙烧2h，得高热稳定性纳米二氧化钛；其中步骤二中浓硝酸的质量浓度为65％；步骤四中氨水的质量浓度为23％。
本实施方式中所得高热稳定性纳米二氧化钛，由图1可知，在800℃高温条件下热处理未见金红石相产生，说明采用氨水调制能够显著地提高锐钛矿型二氧化钛的相转变温度，从而提高其热稳定性；以本实施方式中所得高热稳定性纳米二氧化钛作为光催化剂降解罗丹明B水溶液，降解率高达50.8％，说明经氨水调制合成高热稳定性纳米二氧化钛的光催化活性好。
Claims (6)
1、一种氨水调制合成高热稳定性纳米二氧化钛的方法，其特征在于氨水调制合成高热稳定性纳米二氧化钛的方法按以下步骤实现：一、将等体积的钛酸四丁酯与无水乙醇混合搅拌20～40min，得混合液；二、按体积比20∶5∶1的比例将无水乙醇、二次蒸馏水与浓硝酸混合搅拌20～40min，得混合体系；三、在搅拌的条件下，将混合液滴加到混合体系中，得二氧化钛溶胶；四、按体积比4∶1的比例将二氧化钛溶胶与氨水混合，密封搅拌50～70min，然后倒入聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，在150～170℃的条件下水热5～7h后冷却至室温，所得沉淀物经干燥和研磨后以10～20℃/min的升温速率升温至600～850℃焙烧1～3h，得高热稳定性纳米二氧化钛；其中步骤二中浓硝酸的质量浓度为60％～70％；步骤四中氨水的质量浓度为20％～25％。
2、根据权利要求1所述的一种氨水调制合成高热稳定性纳米二氧化钛的方法，其特征在于步骤二中浓硝酸的质量浓度为65％。
3、根据权利要求1所述的一种氨水调制合成高热稳定性纳米二氧化钛的方法，其特征在于步骤三中混合液滴加的速度为20～30滴/分钟。
4、根据权利要求1所述的一种氨水调制合成高热稳定性纳米二氧化钛的方法，其特征在于步骤四中密封搅拌60min，然后倒入聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，在160℃的条件下水热6h后冷却至室温，沉淀物经干燥和研磨后以15℃/min的升温速率升温至800℃焙烧2h。
5、根据权利要求1所述的一种氨水调制合成高热稳定性纳米二氧化钛的方法，其特征在于步骤四中氨水的质量浓度为23％。
6、根据权利要求1所述的一种氨水调制合成高热稳定性纳米二氧化钛的方法，其特征在于步骤四中干燥是在90～100℃的条件下干燥7～9h。
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