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      納米氧化鈦成膜膠體的制備方法

      文檔序號:3459075閱讀:389來源:國知局
      專利名稱:納米氧化鈦成膜膠體的制備方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明涉及的是納米氧化鈦成膜膠體的制備方法。
      背景技術(shù)
      納米氧化鈦問世于20世紀(jì)80年代后期。由于其粒徑很小、比表面積大、界面原子所占比例大而具有獨(dú)特的性能。例如優(yōu)異的光化學(xué)催化作用、紫外屏蔽作用、透明無毒、奇特的顏色效應(yīng)等、使其一經(jīng)面世即備受青睞。在汽車工業(yè)、防曬化妝品、高級涂料、廢水處理、殺菌、環(huán)保要、吸附劑及功能陶瓷材料等方面有著廣闊的應(yīng)用前景。
      目前有許多文獻(xiàn)報導(dǎo)了納米銳鈦礦型氧化鈦的制備方法,主要有溶膠凝膠法、氣相沉積法、水熱氧化法等。這些制備方法各有特點(diǎn),但它們除有成本高工藝復(fù)雜等缺陷外,還有所得到的往往是混晶型或結(jié)晶度較差的納米銳鈦礦型氧化鈦的不足。這將明顯降低納米氧化鈦的功能。
      本發(fā)明提供了一種成本低、工藝簡單的納米氧化鈦成膜膠體溶液、銳態(tài)礦型納米氧化鈦懸浮液、粉體的制備方法。

      發(fā)明內(nèi)容
      本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明包括如下步驟a在溫度低于30℃并攪拌條件下,配制鈦化合物水溶液,鈦化合物的濃度為0.001~3mol/L-1;b將此鈦化合物水溶液滲析,直到pH>4,即得到納米氧化鈦膠體成膜溶液,其粒度范圍為1~100nm。
      本發(fā)明所述的納米氧化鈦膠體溶液在溫度低于30℃并攪拌條件下,滴加氨水混合反應(yīng)得到料漿。所述的料漿得到氫氧化鈦固體,用去離子水洗到水層的電導(dǎo)率不超過100Ms/CM-2;所述的洗好的氫氧化鈦固體分散在去離子水中,加入過氧化氫溶液,氫氧化鈦固體與過氧化氫摩樂比為1∶0.1~2.5,加熱到50~150℃,1~20小時以后,冷卻到室溫,得到銳鈦礦型納米氧化鈦溶液,其粒度小于100nm。
      本發(fā)明的銳態(tài)礦型納米氧化鈦在低于150℃條件下真空干燥,得到銳態(tài)礦型納米氧化鈦粉體,其粒度小于100nm。分別加入相當(dāng)于氫氧化鈦質(zhì)量一倍到萬分之一倍的表面活性劑和增粘劑,其中所述的表面活性劑是羧酸鹽、硫酸酯或磷酸鹽陰離子表面活性劑或聚乙二醇類或多價醇類表面活性劑。所述的的增粘劑是羧甲基纖維素、乙基纖維素、蒙脫石、甲基纖維素或丙烯酸類增粘劑。
      本發(fā)明所述鈦化合物原料可以是三氯化鈦TiCl3、四氯化鈦TiCl4、硫酸鈦Ti(SO4)2、含氧硫酸鈦TiOSO4、氯氧化鈦TiOCl2等。
      本發(fā)明還可以將所述的納米氧化鈦膠體溶液的濃度調(diào)節(jié)到0.01~10%,粘度范圍1~100mPas。應(yīng)用浸漬提拉法,旋轉(zhuǎn)法或噴涂方法在金屬、玻璃或陶瓷等載體上成膜。于300~600℃溫度下燒結(jié)得到的具膜載體,燒結(jié)時間為0.1~5小時,得到具納米氧化鈦膜的載體。分別加入相當(dāng)于鈦化合物質(zhì)量一倍到萬分之一倍的表面活性劑和增粘劑,其中所述的表面活性劑是羧酸鹽、硫酸酯或磷酸鹽陰離子表面活性劑或聚乙二醇類或多價醇類表面活性劑。其中所述的的增粘劑是羧甲基纖維素、乙基纖維素、蒙脫石、甲基纖維素或丙烯酸類增粘劑。
      本發(fā)明的具體實(shí)施方法1 納米氧化鈦成膜膠體溶液的制備,包括如下步驟(1)在溫度低于30℃并攪拌條件下,配制鈦化合物水溶液,鈦化合物的濃度為0.01~3mol/L-1。
      (2)將此鈦化合物水溶液滲析,直到pH>4,即得到納米氧化鈦膠體成膜溶液,其粒度范圍為1~100nm。
      其中鈦化合物原料可以是三氯化鈦(TiCl3)、四氯化鈦(TiCl4)、硫酸鈦(Ti(SO4)2)、含氧硫酸鈦(TiOSO4)、氯氧化鈦(TiOCl2)等。
      2 銳態(tài)礦型納米氧化鈦懸浮液的制備,包括如下步驟(1)溫度低于30℃并攪拌條件下向由納米氧化鈦成膜膠缽溶液的制備1步驟(2)中得到的納米氧化鈦膠體溶液中滴加氨水混合反應(yīng)得到料漿(此時所用氨的量與2摩爾倍的將含鈦化合物轉(zhuǎn)化為氫氧化鈦所需要的氨的化學(xué)計量的量相當(dāng))。
      (2)分離步驟(1)中料漿得到氫氧化鈦,用去離子水洗到水層的電導(dǎo)率不超過100Ms/CM-2;(3)將步驟(2)中洗好的氫氧化鈦固體分散在去離子水中,加入過氧化氫溶液,氫氧化鈦固體與過氧化氫摩爾比為1∶0.1~2.5,加熱到50~150℃,1~20小時以后,冷卻到室溫,得到銳鈦礦型納米氧化鈦溶液,其粒度小于100nm。
      3 銳態(tài)礦型納米氧化鈦粉體的制備,包括如下步驟將銳態(tài)礦型納米氧化鈦懸浮液的制備2步驟(3)中得到的銳態(tài)礦型納米氧化鈦在低于150℃條件下真空干燥,得到銳態(tài)礦型納米氧化鈦粉體,其粒度小于100nm。
      當(dāng)上述納米氧化鈦成膜膠體溶液的制備方法1中得到的納米氧化鈦成膜膠體溶液用于金屬、陶瓷、玻璃等基體成膜時,分別加入相當(dāng)于鈦化合物質(zhì)量一倍到萬分之一倍的表面活性劑和增粘劑,其中所述的表面活性劑是羧酸鹽、硫酸酯或磷酸鹽陰離子表面活性劑或聚乙二醇類或多價醇類表面活性劑。其中所述的的增粘劑是羧甲基纖維素、乙基纖維素、蒙脫石、甲基纖維素或丙烯酸類增粘劑。
      上述銳態(tài)礦納米氧化鈦懸浮液的制備方法2中分別加入相當(dāng)于氫氧化鈦質(zhì)量一倍到萬分之一倍的表面活性劑和增粘劑,其中所述的表面活性劑是羧酸鹽、硫酸酯或磷酸鹽陰離子表面活性劑或聚乙二醇類或多價醇類表面活性劑。其中所述的的增粘劑是羧甲基纖維素、乙基纖維素、蒙脫石、甲基纖維素或丙烯酸類增粘劑。
      本發(fā)明中納米氧化鈦成膜膠體溶液可應(yīng)用于以金屬、陶瓷、玻璃等為基材的被覆成膜,然后在300~600C條件下進(jìn)行熱處理,得到有銳態(tài)礦型納米氧化鈦膜被覆的金屬、陶瓷、玻璃。其具有分解油污、防霉、除臭、殺菌、自清潔、防銹、防藻、工廠廢水的脫臭、脫色、凈化大氣中的有機(jī)物。廣泛應(yīng)用于醫(yī)院、航空航天器械、學(xué)校、餐館、食品加工廠、衛(wèi)浴廁所、飯店、汽車、室內(nèi)外、KTV包廂、各種工業(yè)制品等。
      本發(fā)明中銳態(tài)礦型納米氧化鈦懸浮液對人體無害,可對多種基質(zhì)材料(如金屬、陶瓷、玻璃、塑料、木、石、纖維、布料、紙張)進(jìn)行涂布,可與纖維、布料等進(jìn)行混紡、可與紙漿混合、可與涂料混合制成抗菌自清潔涂料,也可直接制成噴霧劑。銳態(tài)礦型納米氧化鈦懸浮液在常溫下自然干燥,可維持長久的效果。有分解油污、防霉、除臭、殺菌、自清潔、防銹、防藻、工廠廢水的脫臭、脫色、凈化大氣中的有機(jī)物。廣泛應(yīng)用于醫(yī)院、學(xué)校、餐館、食品加工廠、衛(wèi)浴廁所、飯店、汽車、室內(nèi)外、KTV包廂、各種工業(yè)制品等。
      本發(fā)明中銳態(tài)礦型納米氧化態(tài)粉體材料可用于制備銳態(tài)礦型納米氧化鈦懸浮液、制備成納米陶瓷、也可接加入到分解油污、防霉、除臭、殺菌、自清潔、防銹、防藻、工廠廢水的脫臭、脫色,大氣凈化等工業(yè)制品中。
      本發(fā)明納米氧化鈦成膜膠體溶液、銳態(tài)礦氧化鈦懸浮液、粉體的制備方法具有如下優(yōu)勢(1)采用的原料價廉易得,因此制備成本低。
      (2)工藝簡單,易放大。
      (3)對環(huán)境及人體沒有任何有害之處。
      (4)銳態(tài)礦型納米氧化鈦懸浮液使用時不需高溫處理。
      (5)銳態(tài)礦型納米懸浮液或粉體粒徑小,小于100nm。
      下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明,但不以任何型式限制本發(fā)明。
      實(shí)施例1在溫度低于30℃并攪拌條件下,配制四氯化鈦水溶液,濃度為0.05mol/L-1。將此鈦鹽水溶液滲析,直到pH>4,即得到納米氧化鈦成膜膠體溶液。加入各0.3毫克/克氧化鈦的表面活性劑磷酸鈉和增粘劑羧甲基纖維素。應(yīng)用浸漬提拉法,旋轉(zhuǎn)法或噴涂方法在玻璃或陶瓷等載體上成膜后,在300~600℃溫度下燒結(jié)0.1~5小時,得到具銳態(tài)礦型納米氧化鈦膜的載體,具有強(qiáng)烈的光催化特性,可用于分解油污、防霉、除臭、殺菌、自清潔,工廠廢水處理。
      實(shí)施例2在溫度低于30℃并攪拌條件下,配制四氯化鈦水溶液,濃度為0.05mol/L-1。將此鈦鹽水溶液滲析,直到pH>4,滴加氨水混合反應(yīng)得到料漿(此時所用氨的量與2摩爾倍的將含鈦鹽轉(zhuǎn)化為氫氧化鈦所需要的氨的化學(xué)計量的量相當(dāng))。分離料漿得到氫氧化鈦固體,用去離子水洗到水層的電導(dǎo)率不超過100Ms/CM-2;再將中洗好的氫氧化鈦固體分散在去離子水中,加入過氧化氫溶液,氫氧化鈦固體與過氧化氫摩樂比為1∶0.1~2.5,加熱到50~150℃,1~20小時以后,冷卻到室溫,得到銳鈦礦型納米氧化鈦溶液,其粒度小于100nm。
      實(shí)施例3實(shí)施例2中所得的懸浮液中加入各0.3毫克/克氧化鈦的表面活性劑磷酸鈉和增粘劑羧甲基纖維素??蓪Χ喾N基質(zhì)材料(如金屬、陶瓷、玻璃、塑料、木、石、纖維、布料、紙張)進(jìn)行涂布,可與纖維、布料等進(jìn)行混紡、可與紙漿混合、可與涂料混合制成抗菌自清潔涂料,也可直接制成噴霧劑或加入化妝品中。銳態(tài)礦型納米氧化鈦懸浮液對人體無害,在常溫下自然干燥,可維持長久的效果。有分解油污、防霉、除臭、殺菌、自清潔、防銹、防藻、工廠廢水的脫臭、脫色、凈化大氣中的有機(jī)物、吸收紫外線的功能。
      實(shí)施例4實(shí)施例2中得到的銳態(tài)礦型納米氧化鈦在80℃條件下真空干燥,得到銳態(tài)礦型納米氧化鈦粉體,其粒度小于100nm。可用于制備銳態(tài)礦型納米氧化鈦懸浮液、制備成納米陶瓷、也可接加入到分解油污、防霉、除臭、殺菌、自清潔、防銹、防藻、工廠廢水的脫臭、脫色,大氣凈化、化妝品等工業(yè)制品中。
      權(quán)利要求
      1.一種納米氧化鈦成膜膠體的制備方法,其特征在于其包括如下步驟a在溫度低于30℃并攪拌條件下,配制鈦化合物水溶液,鈦化合物的濃度為0.001~3mol/L-1;b將此鈦化合物水溶液滲析,直到pH>4,即得到納米氧化鈦膠體成膜溶液,其粒度范圍為1~100nm。
      2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米氧化鈦成膜膠體的制備方法,其特征在于所述的納米氧化鈦膠體溶液在溫度低于30℃并攪拌條件下,滴加氨水混合反應(yīng)得到料漿。
      3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的納米氧化鈦成膜膠體的制備方法,其特征在于所述的料漿得到氫氧化鈦固體,用去離子水洗到水層的電導(dǎo)率不超過100Ms/CM-2。
      4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的納米氧化鈦成膜膠體的制備方法,其特征在于所述的洗好的氫氧化鈦固體分散在去離子水中,加入過氧化氫溶液,氫氧化鈦固體與過氧化氫摩樂比為1∶0.1~2.5,加熱到50~150℃,1~20小時以后,冷卻到室溫,得到銳鈦礦型納米氧化鈦溶液,其粒度小于100nm。
      5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的納米氧化鈦成膜膠體的制備方法,其特征在于所述的銳態(tài)礦型納米氧化鈦在低于150℃條件下真空干燥,得到銳態(tài)礦型納米氧化鈦粉體,其粒度小于100nm。
      6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的納米氧化鈦成膜膠體的制備方法,其特征在于分別加入相當(dāng)于氫氧化鈦質(zhì)量一倍到萬分之一倍的表面活性劑和增粘劑,其中所述的表面活性劑是羧酸鹽、硫酸酯或磷酸鹽陰離子表面活性劑或聚乙二醇類或多價醇類表面活性劑。
      7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的納米氧化鈦成膜膠體的制備方法,其特征在于所述的的增粘劑是羧甲基纖維素、乙基纖維素、蒙脫石、甲基纖維素或丙烯酸類增粘劑。
      8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米氧化鈦成膜膠體的制備方法,其特征在于所述鈦化合物原料可以是三氯化鈦TiCl3、四氯化鈦TiCl4、硫酸鈦Ti(SO4)2、含氧硫酸鈦TiOSO4、氯氧化鈦TiOCl2等。
      9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米氧化鈦成膜膠體的制備方法,其特征在于所述的納米氧化鈦膠體溶液的濃度調(diào)節(jié)到0.01~10%,粘度范圍1~100mPas。
      10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的納米氧化鈦成膜膠體的制備方法,其特征在于應(yīng)用浸漬提拉法,旋轉(zhuǎn)法或噴涂方法在金屬、玻璃或陶瓷等載體上成膜。
      11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的納米氧化鈦成膜膠體的制備方法,其特征在于300~600℃溫度下燒結(jié)得到的具膜載體,燒結(jié)時間為0.1~5小時,得到具納米氧化鈦膜的載體。
      12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的納米氧化鈦成膜膠體的制備方法,其特征在于所述納米氧化鈦成膜膠體溶液的制備方法,其特征在于分別加入相當(dāng)于鈦化合物質(zhì)量一倍到萬分之一倍的表面活性劑和增粘劑,其中所述的表面活性劑是羧酸鹽、硫酸酯或磷酸鹽陰離子表面活性劑或聚乙二醇類或多價醇類表面活性劑,其中所述的的增粘劑是羧甲基纖維素、乙基纖維素、蒙脫石、甲基纖維素或丙烯酸類增粘劑。
      全文摘要
      本發(fā)明公開了一種納米氧化鈦成膜膠體的制備方法。其制備方法要點(diǎn)是應(yīng)用滲析的原理處理鈦化合水溶液從而得到納米氧化鈦成膜膠體溶液;將此膠體溶液與氨水反應(yīng)轉(zhuǎn)變成氫氧化鈦,然后加入適量過氧化氫發(fā)生熱反應(yīng)得到銳鈦礦型納米氧化鈦溶液;真空干燥此銳鈦礦型納米氧化鈦溶液可得到粉體,粒度在100nm以下。本制備方法制備成本低,工藝簡單,易放大,無環(huán)境污染。由本制備方法得到的納米氧化鈦成膜膠體溶液成膜鍛燒后、銳態(tài)礦氧化鈦懸浮液、粉體可應(yīng)用于分解油污、防霉、除臭、殺菌、自清潔、防銹、防藻、工廠廢水的脫臭、脫色、凈化大氣中的有機(jī)物、吸收紫外線的功能。
      文檔編號C01G23/00GK1609000SQ20031011184
      公開日2005年4月27日 申請日期2003年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月17日
      發(fā)明者胡祥 申請人:胡祥
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