專利名稱：一種比例可調(diào)的銳鈦礦/金紅石二氧化鈦異質(zhì)晶體低溫制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及ー種比例可調(diào)的銳鈦礦/金紅石ニ氧化鈦異質(zhì)晶體低溫制備方法。
背景技術：
ニ氧化鈦光催化劑因其具有價廉、無毒、催化活性高、氧化能力強、化學穩(wěn)定性好、抗磨損性和可以循環(huán)利用等優(yōu)點，而成為環(huán)境處理中最為理想的催化劑。ニ氧化鈦是ー種多晶型化合物，最常見的有板鈦礦、金紅石和銳鈦礦三種晶型。它們具有相同的八面體基本結構，但原子排布不同。其中金紅石和銳鈦礦型TiO2研究較廣泛，板鈦礦由于難以制備較純的納米晶粒而很少被研究。由于銳鈦礦及金紅石的晶體結構及穩(wěn)定性不同，銳鈦礦表面較金紅石表面要有更 多的缺陷及位錯，因此表面改性時作用情況也不一致，如通過獲得晶相比例可調(diào)的ニ氧化鈦晶體則可對以后的表面改性研究提供更多的方便。目前銳鈦礦和金紅石兩種晶相混合ニ氧化鈦光催化劑制備方法需要高溫加熱，條件復雜不易控制，且銳鈦礦和金紅石兩種晶相的比例不可調(diào)控，為后期對ニ氧化鈦表面改性的研究產(chǎn)生不便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是要解決現(xiàn)有方法制備的TiO2晶相比例不可控，制備方法的條件復雜，不易控制的問題，提供ー種比例可調(diào)的銳鈦礦/金紅石ニ氧化鈦異質(zhì)晶體低溫制備方法。本發(fā)明比例可調(diào)的銳鈦礦/金紅石ニ氧化鈦異質(zhì)晶體低溫制備方法，按以下步驟進行一、將3 9mL鈦的前驅(qū)體溶于20 70mL醇中，得混合液；ニ、在磁力攪拌下，將混合液滴入30 90mL 二次蒸餾水中，然后將所得液體裝入三ロ瓶中，置于60 80°C水浴鍋上，繼續(xù)攪拌40 150min，得粘稠狀混合物；三、將粘稠狀混合物與300mL lmol/L的堿溶液在60 80°C水浴下攪拌6 24h，然后離心分離出白色沉淀，用蒸餾水洗滌白色沉淀至洗滌后蒸餾水的pH值為7 8 ;四、取3 3. 4g洗滌后的白色沉淀與20 120mL lmol/L的酸溶液在60 80°C水浴下攪拌4h，得白色漿狀液；五、調(diào)節(jié)白色漿狀液的pH值至7 8，然后離心分離出沉淀A，用蒸餾水洗滌沉淀A 2 4次，干燥，即得銳鈦礦/金紅石ニ氧化鈦異質(zhì)晶體。本發(fā)明的原料安全易得，價格低廉，操作簡便，不需要高溫高壓反應，控制方便，節(jié)約能源，且避免了模板劑去除時保持晶體形貌與結構穩(wěn)定的難題，使得實驗室大規(guī)模制備乃至エ業(yè)化生產(chǎn)成為可能。采用本發(fā)明方法得到的ニ氧化鈦中銳鈦礦/金紅石可為單一晶相或兩種晶相混合，ニ氧化鈦晶相比例可控，產(chǎn)物純白均一且有很好的分散性，具有較高的結晶度、比表面積和表面羥基化程度，且光催化性質(zhì)十分穩(wěn)定，明顯優(yōu)于常用的P25粉末樣品?？梢詮V泛用作光催化材料和電極材料，能夠用于治理廢水、浄化空氣、光電轉換等方面。


圖I為具體實施方式
八至i^一中制得的四種銳鈦礦/金紅石ニ氧化鈦異質(zhì)晶體的Raman圖；圖2為具體實施方式
八至十一中制得的四種銳鈦礦/金紅石ニ氧化鈦異質(zhì)晶體紫外光催化降解有機染料亞甲基藍，隨時間變化的降解曲線圖。
具體實施例方式本發(fā)明技術方案不局限于以下所列舉具體實施方式
，還包括各具體實施方式
間的任意組合。
具體實施方式
一本實施方式比例可調(diào)的銳鈦礦/金紅石ニ氧化鈦異質(zhì)晶體低溫制備方法，按以下步驟進行一、將3 9mL鈦的前驅(qū)體溶于20 70mL醇中，得混合液；ニ、在磁力攪拌下，將混合液滴入30 90mL二次蒸餾水中，然后將所得液體裝入三ロ瓶中，置于60 80°C水浴鍋上，繼續(xù)攪拌40 150min，得粘稠狀混合物；三、將粘稠狀混合物與300mL lmol/L的堿溶液在60 80°C水浴下攪拌6 24h，然后離心分離出白色沉淀，用蒸餾水洗滌白色沉淀至洗滌后蒸餾水的PH值為7 8 ;四、取3 3. 4g洗滌后的白色沉淀與 20 120mL lmol/L的酸溶液在60 80°C水浴下攪拌4h，得白色漿狀液；五、調(diào)節(jié)白色漿狀液的PH值至7 8，然后離心分離出沉淀A，用蒸餾水洗滌沉淀A2 4次，干燥，即得銳鈦礦/金紅石ニ氧化鈦異質(zhì)晶體。
具體實施方式
ニ 本實施方式與具體實施方式
一不同的是步驟一中所述鈦的前驅(qū)體為四氯化鈦、硫酸鈦、硫酸氧鈦、鈦酸丁酯或鈦酸異丙酷。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
一或ニ不同的是步驟一中所述醇為無水こ醇或異丙醇。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ニ中磁力攪拌的轉速為300 1000轉/分鐘。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三和步驟五中離心的轉速為3000 8000轉/分鐘。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三所述堿溶液中堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀或碳酸鈉。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四所述酸溶液中酸為鹽酸、醋酸、硝酸中的ー種或任意兩種的混合物，當酸為混合物時，其中兩種組份的摩爾比為I : I。其它與具體實施方式
一至六之一相同。
具體實施方式
八本實施方式比例可調(diào)的銳鈦礦/金紅石ニ氧化鈦異質(zhì)晶體低溫制備方法，按以下步驟進行一、將9mL鈦酸丁酯溶于66mL無水こ醇中，得混合液；ニ、在室溫條件下，在磁力攪拌下，將混合液滴入SOmL 二次蒸餾水中，然后將所得液體裝入三ロ瓶中，置于70°C水浴鍋上，繼續(xù)攪拌120min，得粘稠狀混合物；三、將粘稠狀混合物與300mLlmol/L的堿溶液在70°C水浴下攪拌24h，然后離心分離出白色沉淀，用蒸餾水洗滌白色沉淀至洗滌后蒸餾水的PH值為7 ;四、取3g洗滌后的白色沉淀與20mL lmol/L的硝酸溶液在70°C水浴下攪拌4h，得白色漿狀液；五、調(diào)節(jié)白色漿狀液的pH值至7，然后離心分離出沉淀A，用蒸餾水洗滌沉淀A3次，干燥，即得銳鈦礦/金紅石ニ氧化鈦異質(zhì)晶體。步驟ニ中磁力攪拌的轉速為600轉/分鐘。步驟三和步驟五中離心的轉速為5000轉/分鐘。
具體實施方式
九本實施方式比例可調(diào)的銳鈦礦/金紅石ニ氧化鈦異質(zhì)晶體低溫制備方法，按以下步驟進行一、將9mL鈦酸丁酯溶于66mL無水こ醇中，得混合液；ニ、在室溫條件下，在磁力攪拌下，將混合液滴入SOmL 二次蒸餾水中，然后將所得液體裝入三ロ瓶中，置于70°C水浴鍋上，繼續(xù)攪拌120min，得粘稠狀混合物；三、將粘稠狀混合物與300mLlmol/L的堿溶液在70°C水浴下攪拌24h，然后離心分離出白色沉淀，用蒸餾水洗滌白色沉淀至洗滌后蒸餾水的PH值為7 ;四 、取3g洗滌后的白色沉淀與60mL lmol/L的硝酸溶液在70°C水浴下攪拌4h，得白色漿狀液；五、調(diào)節(jié)白色漿狀液的pH值至7，然后離心分離出沉淀A，用蒸餾水洗滌沉淀A3次，干燥，即得銳鈦礦/金紅石ニ氧化鈦異質(zhì)晶體。步驟ニ中磁力攪拌的轉速為600轉/分鐘。步驟三和步驟五中離心的轉速為5000轉/分鐘。
具體實施方式
十本實施方式比例可調(diào)的銳鈦礦/金紅石ニ氧化鈦異質(zhì)晶體低溫制備方法，按以下步驟進行一、將9mL鈦酸丁酯溶于66mL無水こ醇中，得混合液；ニ、在室溫條件下，在磁力攪拌下，將混合液滴入SOmL 二次蒸餾水中，然后將所得液體裝入三ロ瓶中，置于70°C水浴鍋上，繼續(xù)攪拌120min，得粘稠狀混合物；三、將粘稠狀混合物與300mLlmol/L的堿溶液在70°C水浴下攪拌24h，然后離心分離出白色沉淀，用蒸餾水洗滌白色沉淀至洗滌后蒸餾水的PH值為7 ;四、取3g洗滌后的白色沉淀與90mL lmol/L的硝酸溶液在70°C水浴下攪拌4h，得白色漿狀液；五、調(diào)節(jié)白色漿狀液的pH值至7，然后離心分離出沉淀A，用蒸餾水洗滌沉淀A3次，干燥，即得銳鈦礦/金紅石ニ氧化鈦異質(zhì)晶體。步驟ニ中磁力攪拌的轉速為600轉/分鐘。步驟三和步驟五中離心的轉速為5000轉/分鐘。
具體實施方式
i^一 本實施方式比例可調(diào)的銳鈦礦/金紅石ニ氧化鈦異質(zhì)晶體低溫制備方法，按以下步驟進行一、將9mL鈦酸丁酯溶于66mL無水こ醇中，得混合液；ニ、在室溫條件下，在磁力攪拌下，將混合液滴入SOmL 二次蒸餾水中，然后將所得液體裝入三ロ瓶中，置于70°C水浴鍋上，繼續(xù)攪拌120min，得粘稠狀混合物；三、將粘稠狀混合物與300mLlmol/L的堿溶液在70°C水浴下攪拌24h，然后離心分離出白色沉淀，用蒸餾水洗滌白色沉淀至洗滌后蒸餾水的PH值為7 ;四、取3g洗滌后的白色沉淀與120mLlmol/L的硝酸溶液在70°C水浴下攪拌4h，得白色漿狀液；五、調(diào)節(jié)白色漿狀液的pH值至7，然后離心分離出沉淀A，用蒸餾水洗滌沉淀A3次，干燥，即得銳鈦礦/金紅石ニ氧化鈦異質(zhì)晶體。步驟ニ中磁力攪拌的轉速為600轉/分鐘。步驟三和步驟五中離心的轉速為5000轉/分鐘。取具體實施方式
八至i^一中制得的四種銳鈦礦/金紅石ニ氧化鈦異質(zhì)晶體各10mg，分別用水稀釋至IOmL ;然后調(diào)節(jié)pH值至2 4，分別加入50 μ L的0. 2%亞甲基藍水溶液，靜置于紫外光燈下照射，觀察其紫外-可見吸收光譜隨時間的變化情況。
具體實施方式
八至i^一中制得的四種銳鈦礦/金紅石ニ氧化鈦異質(zhì)晶體的晶相比例含量表如表I所示。其中具體實施方式
八中銳鈦礦相最少，而具體實施方式
十一中銳鈦礦相最多，為純銳鈦礦相。表I樣品具體實施方式
具體實施方式
具體實施方式
具體實施例方式
權利要求
1.ー種比例可調(diào)的銳鈦礦/金紅石ニ氧化鈦異質(zhì)晶體低溫制備方法，其特征在于比例可調(diào)的銳鈦礦/金紅石ニ氧化鈦異質(zhì)晶體低溫制備方法，按以下步驟進行一、將3 9mL鈦的前驅(qū)體溶于20 70mL醇中，得混合液；ニ、在磁力攪拌下，將混合液滴入30 90mL二次蒸餾水中，然后將所得液體裝入三ロ瓶中，置于60 80°C水浴鍋上，繼續(xù)攪拌40 150min，得粘稠狀混合物；三、將粘稠狀混合物與300mL lmol/L的堿溶液在60 80°C水浴下攪拌6 24h，然后離心分離出白色沉淀，用蒸餾水洗滌白色沉淀至洗滌后蒸餾水的pH值為7 8 ;四、取3 3.4g洗滌后的白色沉淀與20 120mL lmol/L的酸溶液在60 80°C水浴下攪拌4h，得白色漿狀液；五、調(diào)節(jié)白色漿狀液的pH值至7 8，然后離心分離出沉淀A，用蒸餾水洗滌沉淀A2 4次，干燥，即得銳鈦礦/金紅石ニ氧化鈦異質(zhì)晶體。
2.根據(jù)權利要求I所述的ー種比例可調(diào)的銳鈦礦/金紅石ニ氧化鈦異質(zhì)晶體低溫制備方法，其特征在于步驟一中所述鈦的前驅(qū)體為四氯化鈦、硫酸鈦、硫酸氧鈦、鈦酸丁酯或鈦酸異丙酷。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的ー種比例可調(diào)的銳鈦礦/金紅石ニ氧化鈦異質(zhì)晶體低溫制備方法，其特征在于步驟一中所述醇為無水こ醇或異丙醇。
4.根據(jù)權利要求3所述的ー種比例可調(diào)的銳鈦礦/金紅石ニ氧化鈦異質(zhì)晶體低溫制備方法，其特征在于步驟ニ中磁力攪拌的轉速為300 1000轉/分鐘。
5.根據(jù)權利要求4所述的ー種比例可調(diào)的銳鈦礦/金紅石ニ氧化鈦異質(zhì)晶體低溫制備方法，其特征在于步驟三和步驟五中離心的轉速為3000 8000轉/分鐘。
6.根據(jù)權利要求5所述的ー種比例可調(diào)的銳鈦礦/金紅石ニ氧化鈦異質(zhì)晶體低溫制備方法，其特征在于步驟三所述堿溶液中堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀或碳酸鈉。
7.根據(jù)權利要求6所述的ー種比例可調(diào)的銳鈦礦/金紅石ニ氧化鈦異質(zhì)晶體低溫制備方法，其特征在于步驟四所述酸溶液中酸為鹽酸、醋酸、硝酸中的ー種或任意兩種的混合物，當酸為混合物時，其中兩種組份的摩爾比為I : I。
全文摘要
一種比例可調(diào)的銳鈦礦/金紅石二氧化鈦異質(zhì)晶體低溫制備方法，涉及一種比例可調(diào)的銳鈦礦/金紅石二氧化鈦異質(zhì)晶體低溫制備方法。是要解決現(xiàn)有方法制備的TiO2晶相比例不可控，制備方法的條件復雜，不易控制的問題。方法一、將鈦的前驅(qū)體溶于醇中，得混合液；二、將混合液滴入二次蒸餾水中，置于水浴鍋攪拌，得粘稠狀混合物；三、將粘稠狀混合物與堿溶液攪拌，離心分離白色沉淀；四、取洗滌后的白色沉淀與酸溶液攪拌，得白色漿狀液；五、調(diào)節(jié)白色漿狀液的pH值，離心分離出沉淀A，用蒸餾水洗滌沉淀A，干燥，即得銳鈦礦/金紅石二氧化鈦異質(zhì)晶體。本發(fā)明操作簡便，不需要高溫高壓反應，控制方便，二氧化鈦晶相比例可控。用于光催化劑領域。
文檔編號C01G23/053GK102674450SQ20121015740
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月21日 優(yōu)先權日2012年5月21日
發(fā)明者強亮生, 王靖宇, 趙懌之, 韓喜江 申請人:哈爾濱工業(yè)大學