一種制備多孔樹脂微球表面生長(zhǎng)形貌可控TiO2的方法與流程

本發(fā)明屬于新材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種制備多孔樹脂微球表面生長(zhǎng)形貌可控tio2的方法，具體是以多孔樹脂微球?yàn)榛w，通過水熱過程在其表面生長(zhǎng)形貌可控的tio2，從而制備多孔樹脂微球/tio2復(fù)合微球的方法。

背景技術(shù)：

近年來，tio2控制制備方面的報(bào)道屢見不鮮，片狀、球形、棒狀、空心、介孔、花簇等形貌的tio2皆可通過合成方法及工藝條件的調(diào)控制得，其在染料降解方面的應(yīng)用研究受限于其高比表面積與高效回收效率的矛盾。研究者發(fā)現(xiàn)在石英玻璃(zl201410346487.9)、ito或fto導(dǎo)電玻璃(zl201210358379.4)、陶瓷基底(zl201310422337.7)上可以實(shí)現(xiàn)tio2毛刺或花簇的導(dǎo)向生長(zhǎng)，這種高比表面積負(fù)載型tio2在光電轉(zhuǎn)化及染料降解應(yīng)用方面展現(xiàn)了良好的效果。隨著材料制備技術(shù)的不斷發(fā)展和材料種類的不斷豐富，以樹脂微球?yàn)榛w，以tio2為修飾劑的復(fù)合微球受到越來越廣泛的關(guān)注。目前在聚合物微球表面沉積或包被tio2的方法主要是先合成聚合物微球或微囊，再在其表面通過溶膠-凝膠法包覆tio2(zl201110150864.8，cn201110150864.8，cn201611120277.3)。尚未見到在多孔聚合物微球表面生長(zhǎng)形貌可控tio2(棒狀、類球狀)的相關(guān)報(bào)道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

要解決的技術(shù)問題

為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種制備多孔樹脂微球表面生長(zhǎng)形貌可控tio2的方法，該方法以多孔樹脂微球?yàn)榛w，采用水熱法在其表面實(shí)現(xiàn)tio2納米棒、tio2微球的可控生長(zhǎng)，制備得到了不同形貌多孔樹脂微球/tio2復(fù)合微球。

技術(shù)方案

一種制備多孔樹脂微球表面生長(zhǎng)形貌可控tio2的方法，其特征在于步驟如下：

步驟1：將多孔樹脂微球加入鈦源溶液，超聲分散后轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼水熱反應(yīng)釜中，其中多孔樹脂微球與鈦源溶液的質(zhì)量比為1:10～15；

所述鈦源溶液為：以濃度為4～6mol/l鹽酸溶液配制的質(zhì)量濃度為50～200g/l的鈦源溶液；

步驟2：將聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼水熱反應(yīng)釜置于高溫烘箱中，緩慢升溫至180～220℃，反應(yīng)4～12h；

步驟3：反應(yīng)結(jié)束后，將聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼水熱反應(yīng)釜自然冷卻至室溫，水洗產(chǎn)物并經(jīng)離心分離，得多孔樹脂微球/tio2復(fù)合微球。

所述鈦源是鈦酸正丁酯或鈦酸四異丙酯。

所述多孔樹脂微球?yàn)榻宦?lián)苯乙烯類、丙烯酸酯類或丙烯腈類多孔聚合物微球或多孔磁性復(fù)合微球。

所述多孔樹脂微球平均孔徑大于20nm。

有益效果

本發(fā)明提出的一種制備多孔樹脂微球表面生長(zhǎng)形貌可控tio2的方法，以多孔樹脂微球?yàn)榛w，在其表面通過水熱過程生長(zhǎng)無機(jī)半導(dǎo)體tio2，制備得到多孔樹脂微球/tio2復(fù)合微球。多孔樹脂微球表面的tio2形貌可以通過調(diào)節(jié)樹脂孔道結(jié)構(gòu)、鈦源用量、反應(yīng)時(shí)間等進(jìn)行有效調(diào)控。多孔樹脂微球/tio2復(fù)合微球兼具樹脂微球基體的多孔高比表面積和tio2材料的催化特性，即吸附與降解優(yōu)勢(shì)明顯，因此，在環(huán)境學(xué)領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。

這種表面負(fù)載tio2的磁性復(fù)合微球在光催化降解水中有機(jī)污染物方面具有三個(gè)明顯優(yōu)勢(shì)：(1)表面毛刺狀或花簇狀的tio2具有高的比表面積和良好的光電傳導(dǎo)能力；(2)光催化劑載體微球粒徑較大，具有便易的富集、重復(fù)使用性能；(3)有孔聚合物微球表面對(duì)污染物同樣具有高的吸附能力，且能與催化劑發(fā)揮協(xié)同作用。

附圖說明

圖1是不同生長(zhǎng)時(shí)間制得的多孔樹脂微球/tio2復(fù)合微球：4h(a)；6h(b)；8h(c)；10h(d)；12h(e)；

圖2是不同鈦源用量制備的多孔磁性樹脂微球/tio2復(fù)合微球:鈦酸四丁酯用量分別為：2g(a)；3g(b)；4g(c)；5g(d)；6g(e)

具體實(shí)施方式

現(xiàn)結(jié)合實(shí)施例、附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述：

實(shí)施例1：多孔樹脂微球/tio2復(fù)合微球的制備

配制質(zhì)量濃度為100g/l的鈦酸正丁酯溶液，其中溶劑是濃度為5mol/l的鹽酸溶液；將3.0g多孔聚(苯乙烯-二乙烯基苯)微球加入到30g上述鈦酸正丁酯溶液中，并超聲分散。將分散后的溶液轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼水熱反應(yīng)釜中，再將水熱反應(yīng)釜置于高溫烘箱中，緩慢升溫至180℃，反應(yīng)12h后，自然冷卻至室溫，水洗產(chǎn)物并經(jīng)離心分離，即得多孔聚(苯乙烯-二乙烯基苯)微球/tio2復(fù)合微球。

實(shí)施例2：多孔樹脂微球/tio2復(fù)合微球的制備

配制質(zhì)量濃度為100g/l的鈦酸四異丙酯溶液，其中溶劑是濃度為5mol/l鹽酸溶液；將2.5g多孔聚(甲基丙烯酸縮水甘油酯-二乙烯基苯)微球加入到30g上述鈦酸四異丙酯溶液中，并超聲分散。將分散后的溶液轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼水熱反應(yīng)釜中，再將水熱反應(yīng)釜置于高溫烘箱中，緩慢升溫至200℃，反應(yīng)6h后，自然冷卻至室溫，水洗產(chǎn)物并經(jīng)離心分離，即得多孔聚(甲基丙烯酸縮水甘油酯-二乙烯基苯)微球/tio2復(fù)合微球。

實(shí)施例3：多孔樹脂微球/tio2復(fù)合微球的制備

配制質(zhì)量濃度為100g/l的鈦酸正丁酯溶液，其中溶劑是濃度為4mol/l鹽酸溶液；將3.0g多孔聚(甲基丙烯酸縮水甘油酯-二乙烯基苯)微球加入到30g上述鈦酸正丁酯溶液中，并超聲分散。將分散后的溶液轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼水熱反應(yīng)釜中，再將水熱反應(yīng)釜置于高溫烘箱中，緩慢升溫至220℃，反應(yīng)9h后，自然冷卻至室溫，水洗產(chǎn)物并經(jīng)離心分離，即得多孔聚(甲基丙烯酸縮水甘油酯-二乙烯基苯)微球/tio2復(fù)合微球。

實(shí)施例4：多孔樹脂微球/tio2復(fù)合微球的制備

配制質(zhì)量濃度為100g/l的鈦酸正丁酯溶液，其中溶劑是濃度為6mol/l鹽酸溶液；將2.5g多孔聚(苯乙烯-二乙烯基苯)微球加入到30g上述鈦酸正丁酯溶液中，并超聲分散。將分散后的溶液轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼水熱反應(yīng)釜中，再將水熱反應(yīng)釜置于高溫烘箱中，緩慢升溫至220℃，反應(yīng)4h后，自然冷卻至室溫，水洗產(chǎn)物并經(jīng)離心分離，即得多孔聚(苯乙烯-二乙烯基苯)微球/tio2復(fù)合微球。

實(shí)施例5：多孔樹脂微球/tio2復(fù)合微球的制備

配制質(zhì)量濃度為100g/l的鈦酸四異丙酯溶液，其中溶劑是濃度為4mol/l鹽酸溶液；將2.2g多孔聚(甲基丙烯酸縮水甘油酯-二甲基丙烯酸乙二醇酯)微球加入到33g上述鈦酸四異丙酯溶液中，并超聲分散。將分散后的溶液轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼水熱反應(yīng)釜中，再將水熱反應(yīng)釜置于高溫烘箱中，緩慢升溫至200℃，反應(yīng)10h后，自然冷卻至室溫，水洗產(chǎn)物并經(jīng)離心分離，即得多孔聚(甲基丙烯酸縮水甘油酯-二甲基丙烯酸乙二醇酯)微球/tio2復(fù)合微球。

實(shí)施例6：多孔樹脂微球/tio2復(fù)合微球的制備

配制質(zhì)量濃度為50g/l的鈦酸四異丙酯溶液，其中溶劑是濃度為6mol/l鹽酸溶液；將3.0g多孔聚(苯乙烯-二乙烯基苯)微球加入到33g上述鈦酸四異丙酯溶液中，并超聲分散。將分散后的溶液轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼水熱反應(yīng)釜中，再將水熱反應(yīng)釜置于高溫烘箱中，緩慢升溫至200℃，反應(yīng)8h后，自然冷卻至室溫，水洗產(chǎn)物并經(jīng)離心分離，即得多孔聚(苯乙烯-二乙烯基苯)微球/tio2復(fù)合微球。