專利名稱：一種納米二氧化鈦包覆納米二氧化硅的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種包覆材料的制備方法。
背景技術：
隨著納米技術的不斷發展，對高質量、高性能的納米材料要求越來越高，其中納米二氧化硅具有顆粒尺寸小、微孔多、比表面積大等優點被廣泛應用在建筑、印刷等領域。納米二氧化鈦由于具有獨特的抗紫外線能力，使用也非常廣泛。但是由于二氧化鈦的成本較高且利用率較低，因此利用納米二氧化硅大的比表面積和孔徑，納米二氧化鈦抗紫外光降解和吸附性能，將兩種材料制備包覆材料，具有重要的意義。制備的納米二氧化鈦包覆納米二氧化硅材料具備兩種材料的性能，制備的包覆材料主要應用在吸附和光降解等領域，如污水處理和環境保護等。申請號為200910063398. 2的中國專利，公開了一種納米二氧化鈦包覆納米二氧化硅的制備方法，該方法首先在攪拌及超聲波的條件下，向硅酸鹽溶液中滴加無機酸，控制反應體系的pH、反應溫度、時間，得到白色的硅酸溶膠，干燥，得到硅酸凝膠， 再將硅酸凝膠與水混合、球磨、洗滌、過濾得到凝膠，將硅酸凝膠熱分解，得到納米二氧化硅粉末；其次在超聲波作用及攪拌條件下，將納米二氧化硅粉末與冰醋酸與水、無水乙醇的混合溶液混合；第三在超聲波作用及攪拌、一定溫度下，將鈦酸丁酯與無水乙醇混合液加入到混合物中，靜置、干燥、球磨，得到鈦酸凝膠包覆二氧化硅粉末，加熱分解，得到復合材料粉末。這種方法制備過程中加入多種助劑，操作繁瑣，包覆效果差。
發明內容
本發明是為解決現有的納米二氧化鈦包覆納米二氧化硅制備方法加入助劑多、操作繁瑣、包覆效果差的技術問題，而提供了一種納米二氧化鈦包覆納米二氧化硅的制備方法。本發明的一種納米二氧化鈦包覆納米二氧化硅的制備方法，按以下步驟進行一、按納米二氧化硅與鈦酸四丁酯的質量比為I : 0. 5 I稱取納米二氧化硅和鈦酸四丁酯；二、按納米二氧化硅質量與混合溶劑體積的比為Ig 8mL 15mL將步驟一稱取的納米二氧化硅加入到混合溶劑中得到混合液，再將混合液利用高速分散機，在轉速為3000r/min 5000r/min的條件下，分散IOmin 40min,得到分散液；三、將步驟一稱取的鈦酸四丁酯加入到步驟二制備的分散液中，混合均勻后轉移到反應釜中，向反應釜中充CO2氣體至釜內壓力為5MPa-7MPa時密封，然后將反應釜置于溫度為350°C 450°C的鹽浴鍋中，在釜內壓力為7MPa IOMPa的條件下保持40min 60min ；然后將釜內壓力降壓至常壓，整個降壓過程持續lOmin，然后取出反應釜，冷卻至室溫；四、將反應釜內的產物經過濾、洗滌和干燥后，得到納米二氧化鈦包覆納米二氧化硅。本發明效果
與現有技術相比，本發明在制備包覆材料時只使用了乙醇和去離子水，沒有使用其他化學試劑，制備過程使用化學試劑少，制備方法綠色環保。本發明制備的納米二氧化鈦包覆納米二氧化硅，在制備過程中粒徑為納米的二氧化硅在處理過程中發生團聚，而納米的二氧化鈦均勻地包覆在團聚的二氧化硅顆粒表面，包覆均勻，包覆效果好。制備過程不需要調節體系的pH值，不需要超聲，工藝簡單，便于操作。本發明制備的納米二氧化鈦包覆納米二氧化硅主要用于污水處理和噴墨打印用吸墨層材料。
圖I為試驗一制備的納米二氧化鈦包覆納米二氧化硅放大100000倍的電子掃描電鏡照片；圖2為實驗二制備的納米二氧化鈦包覆納米二氧化硅放大100000倍的電子掃描電鏡照片。
具體實施例方式具體實施方式
一本實施方式的一種納米二氧化鈦包覆納米二氧化硅的制備方法，按以下步驟進行一、按納米二氧化硅與鈦酸四丁酯的質量比為I : 0. 5 I稱取納米二氧化硅和鈦酸四丁酯；二、按納米二氧化硅質量與混合溶劑體積的比為Ig 8mL 15mL將步驟一稱取的納米二氧化硅加入到混合溶劑中得到混合液，再將混合液利用高速分散機，在轉速為3000r/min 5000r/min的條件下，分散IOmin 40min,得到分散液；
三、將步驟一稱取的鈦酸四丁酯加入到步驟二制備的分散液中，混合均勻后轉移到反應釜中，向反應釜中充C02氣體至釜內壓力為5MPa 7MPa時密封，然后將反應釜置于溫度為350°C 450°C的鹽浴鍋中，在釜內壓力為7MPa IOMPa的條件下保持40min 60min ;然后將釜內壓力降壓至常壓，整個降壓過程持續lOmin，然后取出反應釜，冷卻至室溫；四、將反應釜內的產物經過濾、洗滌和干燥后，得到納米二氧化鈦包覆納米二氧化硅。與現有技術相比，本實施方式在制備包覆材料時只使用了乙醇和去離子水，沒有使用其他化學試劑，制備方法綠色環保。制備的納米二氧化鈦包覆納米二氧化硅包覆均勻，包覆效果好。本發明的制備工藝簡單，便于操作。
具體實施方式
二 本實施方式與具體實施方式
一不同的是步驟一中納米二氧化硅與鈦酸四丁酯的質量比為I : (0.6 0.8)，其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三本實施方式與具體實施方式
一或二不同的是步驟二中的混合溶劑為去離子水和乙醇的混合物，其中去離子水與乙醇的體積比為2 5 1，其它與具體實施方式
一或二相同。
具體實施方式
四本實施方式與具體實施方式
一至三之一不同的是步驟二中的納米二氧化娃質量與混合溶劑體積的比為Ig 9mL 12mL,其它與具體實施方式
一至三之一相同。
具體實施方式
五本實施方式與具體實施方式
一至四之一不同的是步驟二中高速分散機的轉速為3500r/min 4500r/min。其它與具體實施方式
一至四之一相同。
具體實施方式
六本實施方式與具體實施方式
一至五之一不同的是步驟二中高速分散機分散的時間為20min 30min。其它與具體實施方式
一至五之一相同。
具體實施方式
七本實施方式與具體實施方式
一至六之一不同的是步驟三中充C02至反應釜中壓力為5MPa 6MPa，其它與具體實施方式
一至六之一相同。
具體實施方式
八本實施方式與具體實施方式
一至七之一不同的是步驟三中鹽浴鍋的溫度為370°C 420°C，其它與具體實施方式
一至七之一相同。
具體實施方式
九本實施方式與具體實施方式
一至八之一不同的是步驟三中保壓時反應釜中的壓力為7MPa 9MPa，其它與具體實施方式
一至八相同。
具體實施方式
十本實施方式與具體實施方式
一至九之一不同的是步驟三中保壓時間為40min 50min,其它與具體實施方式
一至九相同。采用下述試驗驗證本發明有益效果試驗一本試驗的一種納米二氧化鈦包覆納米二氧化硅的制備方法，具體是按以下步驟完成的一、稱取3g納米二氧化硅和3g鈦酸四丁酯；二、將步驟一稱取的納米二氧化硅加入到由IOmL去離子水和30mL乙醇混合而成的混合溶劑中得到混合液，再將混合液利用高速分散機，在轉速為4000r/min的條件下，分散30min，得到分散液；三、將步驟一稱取的鈦酸四丁酯加入到步驟二制備的分散液中，混合均勻后轉移到反應釜中，向反應釜中充C02氣體至釜內壓力為6MPa時密封，然后將反應釜置于溫度為350°C的鹽浴鍋中，在釜內壓力為7MPa的條件下保持60min ;然后將釜內壓力降壓至常壓，整個降壓過程持續lOmin，然后取出反應釜，冷卻至室溫；四、將反應釜內的產物經過濾、洗滌和干燥后，得到納米二氧化鈦包覆納米二氧化硅。試驗一制備的納米二氧化鈦包覆納米二氧化硅的掃描電鏡圖片如圖I所示。試驗二 試驗二是實驗一的對比試驗，本試驗是現有技術制備納米二氧化鈦包覆納米二氧化硅方法，具體是按以下步驟完成的一、稱取3g鈦酸丁酯和30g無水乙醇混合均勻后用滴液漏斗盛裝備用，標記為溶液I。二、稱取3g納米二氧化硅和IOml去離子水，用高速分散機在轉速為4500r/min的條件下分散30min，同時用乙酸控制體系的pH為2 3，標記為溶液2。三、將溶液I緩慢滴加到溶液2中，控制滴加時間為30min，即制得溶膠。四、將步驟三中制得的溶膠轉移到反應釜中，向反應釜中充C02氣體至釜內壓力為7MPa時密封，然后將反應釜置于溫度為350°C的鹽浴鍋中，在釜內壓力為8MPa的條件下保持50min ;然后將釜內壓力降壓至常壓，整個降壓過程持續lOmin，然后取出反應釜，冷卻至室溫；五、將反應釜內的產物經過濾、洗滌和干燥后，得到納米二氧化鈦包覆納米二氧化硅。
試驗二制備的納米二氧化鈦包覆納米二氧化硅的掃描電鏡圖片如圖2所示。試驗一與試驗二對比可得出一、試驗一制備過程中只使用了去離子水和乙醇，試驗二中使用了乙酸、取離子水和乙醇，實驗一中使用的化學試劑少。二、試驗二的制備過程中需要用乙酸調節體系的pH，且步驟復雜，相比之下試驗一的制備方法簡單。三、圖I中可以清晰的看出，在納米二氧化硅表面有絨毛狀的包覆，分布均勻，說明試驗一中制備的納米二氧化鈦包覆納米二氧化硅，納米二氧化鈦均勻的包覆在納米二氧化硅表面，包覆效果好；圖2中可以看到納米二氧化鈦和納米二氧化硅的無規則的團狀物，說明試驗二中制備的納米二氧化鈦包覆納米二氧化硅，二氧化鈦與納米二氧化硅發生了團 聚現象，包覆效果不好。
權利要求
1.一種納米二氧化鈦包覆納米二氧化硅的制備方法，其特征在于納米二氧化鈦包覆納米二氧化硅的制備方法按以下步驟進行 一、按納米二氧化硅與鈦酸四丁酯的質量比為I: 0. 5 I稱取納米二氧化硅和鈦酸四丁酯； 二、按納米二氧化硅質量與混合溶劑體積的比為Ig 8 15mL將步驟一稱取的納米二氧化硅加入到混合溶劑中得到混合液，再將混合液利用高速分散機，在轉速為3000r/min 5000r/min的條件下，分散IOmin 40min,得到分散液； 三、將步驟一稱取的鈦酸四丁酯加入到步驟二制備的分散液中，混合均勻后轉移到反應釜中，向反應釜中充C02氣體至釜內壓力為5MPa-7MPa時密封，然后將反應釜置于溫度為350°C 450°C的鹽浴鍋中，在釜內壓力為7MPa IOMPa的條件下保持40min 60min ;然后將釜內壓力降壓至常壓，整個降壓過程持續lOmin，然后取出反應釜，冷卻至室溫； 四、將反應釜內的產物經過濾、洗滌和干燥后，得到納米二氧化鈦包覆納米二氧化硅。
2.根據權利要求I所述的一種納米二氧化鈦包覆納米二氧化硅的制備方法，其特征在于步驟一中納米二氧化硅和鈦酸四丁酯的質量比為I : 0.6 0.8。
3.根據權利要求I或2所述的一種納米二氧化鈦包覆納米二氧化硅的制備方法，其特征在于步驟二中混合溶劑為去離子水和乙醇的混合液，其中去離子水與乙醇的體積比為2 5 I。
4.根據權利要求3所述的一種納米二氧化鈦包覆納米二氧化硅的制備方法，其特征在于步驟二中納米二氧化娃質量與混合溶劑體積的比為Ig : 9mL 12mL。
5.根據權利要求4所述的一種納米二氧化鈦包覆納米二氧化硅的制備方法，其特征在于步驟二中高速分散機的轉速為3500r/min 4500r/min。
6.根據權利要求5所述的一種納米二氧化鈦包覆納米二氧化硅的制備方法，其特征在于步驟二中高速分散機分散的時間為20min 30min。
7.根據權利要求6所述的一種納米二氧化鈦包覆納米二氧化硅的制備方法，其特征在于步驟三中充C02至反應釜中壓力為5MPa 6MPa。
8.根據權利要求7所述的一種納米二氧化鈦包覆納米二氧化硅的制備方法，其特征在于步驟三中鹽浴鍋的溫度為370°C 420°C。
9.根據權利要求8所述的一種納米二氧化鈦包覆納米二氧化硅的制備方法，其特征在于步驟三中保壓時反應釜中的壓力為7MPa 9MPa。
10.根據權利要求9所述的一種納米二氧化鈦包覆納米二氧化硅的制備方法，其特征在于步驟三中保壓時間為40min 50min。
全文摘要
一種納米二氧化鈦包覆納米二氧化硅的制備方法，它涉及一種包覆材料的制備方法。本發明是要解決現有的納米二氧化鈦包覆納米二氧化硅制備工藝復雜、包覆不均勻的問題。本發明通過高速分散機將納米二氧化硅均勻分散至去離子水和乙醇的混合溶液中，再加入鈦酸四丁酯，置于反應釜中，充CO2氣體至一定壓力后密封，然后將反應釜置于高溫鹽浴中，保持溫度和壓力恒定，一段時間后緩慢放氣至常壓，并冷卻至常溫，制得納米二氧化鈦包覆納米二氧化硅。制備的納米二氧化鈦包覆納米二氧化硅主要用于噴墨打印用吸墨層材料和污水處理方面。
文檔編號B01J20/10GK102698705SQ20121018076
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月4日 優先權日2012年6月4日
發明者佟曉楠, 劉麗, 劉夏林, 姜波, 孟令輝, 景介輝, 白惠文, 韓龍, 黃玉東 申請人:哈爾濱工業大學