一種尺寸可控的單分散二氧化鈦介孔微球的制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種無模板法合成尺寸可控的單分散二氧化鈦介孔微球的制備方法。首先，在常溫配置前驅溶液：將鈦的前驅物溶液與混合醇液按照1∶10-300的體積比混合，所述混合醇液中苯甲醇與其它醇類的體積比為1∶0-0∶1；然后，將前驅體溶液轉移到水熱釜中，控制溶劑熱溫度在100℃-200℃，時間在12h至240h，即可得到尺寸可控的單分散二氧化鈦介孔微球。本發明通過對前驅溶液比例的調變可以得到尺寸均勻的單分散二氧化鈦介孔微球，無需模板，制備簡便。
【專利說明】一種尺寸可控的單分散二氧化鈦介孔微球的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于材料制備領域，特別涉及一種尺寸可控的單分散二氧化鈦介孔微球的 制備技術。
【背景技術】
[0002] 從首次報道合成介孔氧化硅分子篩M41S以來，介孔材料的研究熱潮持續至今，并 在諸多領域如催化、吸附、環保、光電、化學固定及酶分離等領域取得了很大的進展。另一方 面，材料的形貌對材料的性能影響顯著。單分散球形無機顆粒的制備是無機科學中一個重 要的研究方向，并在催化、流變流體等領域有著廣泛的應用。M. Grun等以表面活性劑十六烷 基三甲基溴化胺（C16TMABr)為模板劑，成功地制得了 MCM-41型SiO2微球。但由于制備技 術的限制，到目前為止，單分散性較好的且易于制備的球形顆粒主要還限于聚合物以及二 氧化硅等材料，這也就限制了單分散球形顆粒在各種領域的更廣泛應用。因此，拓展制備材 料的范圍及制備方法是現在研究的熱點，其中，二氧化鈦作為一種寬帶隙半導體材料有著 很多優異性能，在光催化、涂料、太陽能電池等領域具有廣泛的應用。利用半導體二氧化鈦 處理環境中各種污染物具有重要意義。TiO 2以其無毒、催化活性高、化學穩定性好、價廉易 得及可直接利用太陽光等優點受到人們的重視，并成為典型的光催化劑。無模板劑合成法 具有實驗操作簡單又節省材料等優點，是設計新材料的理想途徑之一。
[0003] 采用溶劑熱方法應用于前軀溶膠的熱處理，通過高溫高壓環境，促使單分散二氧 化鈦介孔微球的形成，調變溶劑之間的比例，即可得到具有較高的結晶度和穩定性的尺寸 可控的單分散二氧化鈦介孔微球。由于是在高溫高壓環境下反應生成，這種二氧化鈦介孔 微球具有很好的熱穩定性。同時這種尺寸可控的單分散二氧化鈦介孔微球由于其表面具有 豐富的孔結構有利于介質傳輸、增加 TiO2的光吸收，提高對光的利用率，從而提高其光催化 活性。同時這種尺寸可控的單分散二氧化鈦介孔微球可能在其他的領域，如太陽能電池、光 電材料方面有著潛在的應用。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的是提出一種方便快捷、可控性強，生產效率高的制備尺寸可控的單 分散二氧化鈦介孔微球的新方法。
[0005] 本發明的具體的工藝按下列步驟進行：
[0006] 首先，在常溫配置前驅溶液：將鈦的前驅物與混合醇液按照1:10-300的體積比混 合，所述混合醇液中苯甲醇與其它醇類的體積比為1:0-0:1 ;
[0007] 然后，將前驅體溶液轉移到水熱釜中，控制溶劑熱溫度在100°C -200°C，時間在 12h至240h，即可得到尺寸可控的單分散二氧化鈦介孔微球。
[0008] 所述鈦的前驅物包括硫酸氧鈦和硫酸鈦。
[0009] 所述其它醇類為一到四個碳原子的一元或多元醇，如甲醇、乙醇、異丙醇、乙二醇、 丁醇等。
[0010] 本發明優點在于：無需模板，采用溶劑熱方法，只需通過對前驅溶液的調變，即可 獲得尺寸可控的單分散二氧化鈦介孔微球。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011] 圖1是不同尺寸的單分散二氧化鈦介孔微球的TEM圖。
[0012] 圖2是苯甲醇：乙醇體積比為1 :1時的單分散二氧化鈦介孔微球的SEM圖。
【具體實施方式】
[0013] 實施例1
[0014] 常溫下，將 2ml TiOSO4 (15 % H2SO4 溶液）（Aldrich Corp (NO. 495379))緩慢滴入 40ml無水乙醇中，攪拌0.5h得到溶液A。將A溶液轉移到聚四氟乙烯水熱釜中，在IKTC保 持72h。自然冷卻至室溫，洗滌、干燥，即制得單分散二氧化鈦介孔微球。
[0015] 實施例2
[0016] 常溫下，將 2ml TiOSO4 (15 % H2SO4 溶液）（Aldrich Corp (NO. 495379))緩慢滴入 IOml苯甲醇和30ml無水乙醇的混合溶液中，攪拌0. 5h得到溶液A。將A溶液轉移到聚四 氟乙烯水熱釜中，在IKTC保持72h。自然冷卻至室溫，洗滌、干燥，即制得單分散二氧化鈦 介孔微球。
[0017] 實施例3
[0018] 常溫下，將 2ml TiOSO4 (15 % H2SO4 溶液）（Aldrich Corp (NO. 495379))緩慢滴入 15ml苯甲醇和25ml無水乙醇的混合溶液中，攪拌0. 5h得到溶液A。將A溶液轉移到聚四 氟乙烯水熱釜中，在IKTC保持72h。自然冷卻至室溫，洗滌、干燥，即制得單分散二氧化鈦 介孔微球。
[0019] 實施例4
[0020] 常溫下，將 2ml TiOSO4 (15 % H2SO4 溶液）（Aldrich Corp (NO. 495379))緩慢滴入 20ml苯甲醇和20ml無水乙醇的混合溶液中，攪拌0. 5h得到溶液A。將A溶液轉移到聚四 氟乙烯水熱釜中，在IKTC保持72h。自然冷卻至室溫，洗滌、干燥，即制得單分散二氧化鈦 介孔微球。
[0021] 實施例5
[0022] 常溫下，將 2ml TiOSO4 (15 % H2SO4 溶液）（Aldrich Corp (NO. 495379))緩慢滴入 25ml苯甲醇和15ml無水乙醇的混合溶液中，攪拌0. 5h得到溶液A。將A溶液轉移到聚四 氟乙烯水熱釜中，在IKTC保持72h。自然冷卻至室溫，洗滌、干燥，即制得單分散二氧化鈦 介孔微球。
[0023] 實施例6
[0024] 常溫下，將 2ml TiOSO4 (15 % H2SO4 溶液）（Aldrich Corp (NO. 495379))緩慢滴入 30ml苯甲醇和IOml無水乙醇的混合溶液中，攪拌0. 5h得到溶液A。將A溶液轉移到聚四 氟乙烯水熱釜中，在IKTC保持72h。自然冷卻至室溫，洗滌、干燥，即制得單分散二氧化鈦 介孔微球。
[0025] 實施例7
[0026] 常溫下，將 2ml TiOSO4 (15 % H2SO4 溶液）（Aldrich Corp (NO. 495379))緩慢滴入 40ml無水乙醇中，攪拌0.5h得到溶液A。將A溶液轉移到聚四氟乙烯水熱釜中，在IKTC保 持24h。自然冷卻至室溫，洗滌、干燥，即制得單分散二氧化鈦介孔微球。
[0027] 實施例8
[0028] 常溫下，將 2ml TiOSO4 (15 % H2SO4 溶液）（Aldrich Corp (NO. 495379))緩慢滴入 IOml苯甲醇和30ml無水乙醇的混合溶液中，攪拌0. 5h得到溶液A。將A溶液轉移到聚四 氟乙烯水熱釜中，在IKTC保持120h。自然冷卻至室溫，洗滌、干燥，即制得單分散二氧化鈦 介孔微球。
[0029] 實施例9
[0030] 常溫下，將 2ml TiOSO4 (15 % H2SO4 溶液）（Aldrich Corp (NO. 495379))緩慢滴入 15ml苯甲醇和25ml無水乙醇的混合溶液中，攪拌0. 5h得到溶液A。將A溶液轉移到聚四 氟乙烯水熱釜中，在160°C保持72h。自然冷卻至室溫，洗滌、干燥，即制得單分散二氧化鈦 介孔微球。
[0031] 實施例10
[0032] 常溫下，將0. Ig Ti (SO4)加入20ml苯甲醇和20ml無水乙醇的混合溶液中，攪拌 〇.5h得到溶液A。將A溶液轉移到聚四氟乙烯水熱釜中，在IKTC保持72h。自然冷卻至室 溫，洗滌、干燥，即制得單分散二氧化鈦介孔微球。
[0033] 實施例11
[0034] 常溫下，將0. Ig Ti (SO4)加入25ml苯甲醇和15ml無水乙醇的混合溶液中，攪拌 〇.5h得到溶液A。將A溶液轉移到聚四氟乙烯水熱釜中，在IKTC保持120h。自然冷卻至 室溫，洗滌、干燥，即制得單分散二氧化鈦介孔微球。
[0035] 實施例12
[0036] 常溫下，將0. Ig Ti (SO4)加入30ml苯甲醇和IOml無水乙醇的混合溶液中，攪拌 0. 5h得到溶液A。將A溶液轉移到聚四氟乙烯水熱釜中，在180°C保持240h。自然冷卻至 室溫，洗滌、干燥，即制得單分散二氧化鈦介孔微球。
[0037] 表1.不同溶劑比例的尺寸可控的單分散二氧化鈦介孔微球的結構參數
[0038]
【權利要求】
1. 一種尺寸可控的單分散二氧化鈦介孔微球的制備方法，其特征在于： 首先，在常溫配置前驅溶液：將鈦的前驅物與混合醇液按照1:10-300的體積比混合， 所述混合醇液中苯甲醇與其它醇類的體積比為1:0-0:1 ; 然后，將前驅體溶液轉移到水熱釜中，控制溶劑熱溫度在l〇〇°C -200°C，時間在12h至 240h，即可得到尺寸可控的單分散二氧化鈦介孔微球。
2. 根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述鈦的前驅物包括硫酸氧鈦和硫 酸鈦。
3. 根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述其它醇類為一到四個碳原子的 一元或多元醇。
【文檔編號】C01G23/053GK104445390SQ201410766633
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月11日 優先權日:2014年12月11日
【發明者】曹鋒雷, 卞振鋒, 朱建, 李和興 申請人:上海師范大學