相二氧化鈦(JCPDS N0.:21-1276)峰位相對(duì)應(yīng)，且無(wú)雜相峰存在，說(shuō)明產(chǎn)物為純的金紅石相二氧化鈦。
[0047]測(cè)量本實(shí)施例制得產(chǎn)物的氮?dú)獾葴匚?脫附曲線及孔徑分布曲線，結(jié)果如圖3、4所示，由圖3、4可知，可知該二氧化鈦微球?yàn)榻榭撞牧?，BET比表面積為40.8m3/g，這有利于染料等有機(jī)大分子在該材料上的吸附。
[0048]將本實(shí)施例制得的產(chǎn)物與商用Degussa P25作為光催化劑，對(duì)酸性大紅染料的吸附及光催化降解性能測(cè)試對(duì)比，步驟如下:
[0049]光催化反應(yīng)在圓柱形玻璃容器(橫斷面30cm2，高25cm)內(nèi)常溫常壓下進(jìn)行，采用光源浸沒(méi)式進(jìn)行反應(yīng)，光源為主波長(zhǎng)254nm的低壓汞燈(13W)，以酸性大紅染料作為模擬污染物來(lái)評(píng)價(jià)樣品的光催化活性。取0.5g光催化劑分散于500ml酸性大紅溶液(50mg/L)中。光催化反應(yīng)前，在避光條件下磁力攪拌30分鐘，使酸性大紅在光催化劑表面達(dá)到吸附平衡。通光后，每隔5分鐘取樣5ml，經(jīng)針頭過(guò)濾器過(guò)濾后，利用紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)定濾液的吸光度，以此計(jì)算殘余酸性大紅濃度。本實(shí)施例所制備的二氧化鈦微球與商用DegussaP25的光催化性能皆采用相同實(shí)驗(yàn)條件測(cè)定。測(cè)試結(jié)果如圖5、6所示，由圖5、6可知，本實(shí)施例所制備的二氧化鈦微球?qū)λ嵝源蠹t的吸附及光催化降解性能皆?xún)?yōu)于商用Degussa P25，且微球自沉降性能良好，經(jīng)自然沉降便可與反應(yīng)液分離，達(dá)到回收再利用目的。
[0050]實(shí)施例2
[0051]一種基于表面定向生長(zhǎng)納米棒的分等級(jí)二氧化鈦微球的制備方法，包括步驟如下:
[0052](I)在室溫且不斷攪拌條件下，攪拌的速率為500轉(zhuǎn)/分，將間苯二酚與甲醛按摩爾比例為1:2依次溶解于水中，控制水量，使間苯二酚質(zhì)量濃度為3%，得混合溶液；
[0053](2)向所得混合溶液中逐滴加入三氯化鈦溶液，至三氯化鈦與間苯二酚摩爾比例為1:2，得反應(yīng)液；所述的三氯化鈦溶液為溶解于3wt%鹽酸溶液中的三氯化鈦溶液，三氯化鈦濃度為0.lmol/L ；
[0054](3)將所得反應(yīng)液移入密閉容器內(nèi)，并置于70°C恒溫水浴中反應(yīng)4小時(shí)，生成暗紅色凝膠；
[0055](4)將所得凝膠置于105°C下干燥6小時(shí)，之后于500°C下煅燒2小時(shí)，自然冷卻，即得分等級(jí)二氧化鈦微球。
[0056]實(shí)施例3
[0057]一種基于表面定向生長(zhǎng)納米棒的分等級(jí)二氧化鈦微球的制備方法，包括步驟如下:
[0058](I)在室溫且不斷攪拌條件下，攪拌的速率為1000轉(zhuǎn)/分，將間苯二酚與甲醛按摩爾比例為1:2依次溶解于水中，控制水量，使間苯二酚質(zhì)量濃度為3%，得混合溶液；
[0059](2)向所得混合溶液中逐滴加入三氯化鈦溶液，至三氯化鈦與間苯二酚摩爾比例為1:2，得反應(yīng)液；所述的三氯化鈦溶液為溶解于3wt%鹽酸溶液中的三氯化鈦溶液，三氯化鈦濃度為0.5mol/L ；
[0060](3)將所得反應(yīng)液移入密閉容器內(nèi)，并置于50°C恒溫水浴中反應(yīng)6小時(shí)，生成暗紅色凝膠；
[0061 ] (4)將所得凝膠置于70°C下干燥24小時(shí)，之后于300°C下煅燒6小時(shí)，自然冷卻，
即得分等級(jí)二氧化鈦微球。
[0062]實(shí)施例4
[0063]一種基于表面定向生長(zhǎng)納米棒的分等級(jí)二氧化鈦微球的制備方法，包括步驟如下:
[0064](I)在室溫且不斷攪拌條件下，攪拌的速率為1500轉(zhuǎn)/分，將間苯二酚與甲醛按摩爾比例為1:1依次溶解于水中，控制水量，使間苯二酚質(zhì)量濃度為15%，得混合溶液；
[0065](2)向所得混合溶液中逐滴加入三氯化鈦溶液，至三氯化鈦與間苯二酚摩爾比例為1:1，得反應(yīng)液；所述的三氯化鈦溶液為溶解于3wt%鹽酸溶液中的三氯化鈦溶液，三氯化鈦濃度為1.5mol/L ；
[0066](3)將所得反應(yīng)液移入密閉容器內(nèi)，并置于50°C恒溫水浴中反應(yīng)6小時(shí)，生成暗紅色凝膠；
[0067](4)將所得凝膠置于70°C下干燥24小時(shí)，之后于700°C下煅燒2小時(shí)，自然冷卻，
即得分等級(jí)二氧化鈦微球。
[0068]對(duì)本實(shí)施例制得的產(chǎn)物進(jìn)行電鏡掃描，掃描電鏡圖如圖7所示，由圖7可知，二氧化鈦微球是由一簇?fù)碛泄餐诵牡囊痪S納米棒沿核心向外均勻輻射生長(zhǎng)組成的三維微米球。微球直徑為0.8-1.2 μ m，納米棒直徑為30-50nm，長(zhǎng)度為400-600nm。與實(shí)施例1所制備的二氧化鈦微球的不同之處在于，本實(shí)施例中二氧化鈦納米棒生長(zhǎng)更加緊密，直徑及長(zhǎng)度更趨均一。
[0069]對(duì)本實(shí)施例制得的產(chǎn)物進(jìn)行X射線衍射掃描，X射線衍射圖如圖8所示，由圖8可知，所制備的二氧化鈦微球?yàn)榧兊慕鸺t石相二氧化鈦。
[0070]對(duì)比例I
[0071]如實(shí)施例1所述，不同的是步驟(3)中恒溫水浴溫度為25°C，其他步驟同實(shí)施例1o
[0072]對(duì)本對(duì)比例所得產(chǎn)物進(jìn)行光催化降解性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如圖9所示。由圖9可以看出，相比于實(shí)施例1，水浴反應(yīng)溫度為25°C所得產(chǎn)物二氧化鈦的光催化活性遠(yuǎn)低于水浴反應(yīng)溫度為90°C所得產(chǎn)物，這主要是由于水浴反應(yīng)溫度過(guò)低時(shí)，間苯二酚與甲醛反應(yīng)不完全，不利于微球結(jié)構(gòu)的形成，因此所得產(chǎn)物活性較低。
[0073]對(duì)比例2
[0074]如實(shí)施例1所述，不同的是步驟(4)中煅燒溫度為200°C，其他步驟同實(shí)施例1。
[0075]對(duì)本實(shí)施例制得的產(chǎn)物二氧化鈦進(jìn)行X射線衍射掃描，X射線衍射圖如圖10所示，由圖10可知，產(chǎn)物為金紅石晶型，但相比于實(shí)施例1所得產(chǎn)物，本對(duì)比例所得產(chǎn)物結(jié)晶程度低。
[0076]對(duì)本對(duì)比例所得產(chǎn)物進(jìn)行光催化降解性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如圖11所示。由圖11可以看出，相比于實(shí)施例1，煅燒溫度為200°C所得產(chǎn)物二氧化鈦的光催化活性遠(yuǎn)低于煅燒溫度為500°C所得產(chǎn)物的光催化性能。煅燒溫度過(guò)低時(shí)，一方面，所得產(chǎn)物中有機(jī)物殘留過(guò)多，二氧化鈦有效含量較低；另一方面，所得產(chǎn)物中二氧化鈦結(jié)晶程度低，因此產(chǎn)物光催化活性較差。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于表面定向生長(zhǎng)納米棒的分等級(jí)二氧化鈦微球，其特征在于，該微球是由一簇?fù)碛泄餐诵牡囊痪S納米棒沿核心向外均勻輻射生長(zhǎng)組成的三維微米球。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化鈦微球，其特征在于，所述的一維納米棒的直徑為30_50nm，長(zhǎng)度為 400-700nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化鈦微球，其特征在于，所述的三維微米球直徑為0.8-1.4 μ mD
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化鈦微球，其特征在于，所述的分等級(jí)二氧化鈦微球的BET 比表面積為 20.4-46.3m3/g。
5.—種權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的基于表面定向生長(zhǎng)納米棒的分等級(jí)二氧化鈦微球的制備方法，包括步驟如下: (1)室溫下，將間苯二酚與甲醛按摩爾比例為1:(1-8)依次溶解于水中，使間苯二酚質(zhì)量濃度為1.5% -15%，得混合溶液； (2)在攪拌條件下，向步驟(I)所得混合溶液中逐滴加入三氯化鈦溶液，使得三氯化鈦與間苯二酚摩爾比例為1: (1-8)，得反應(yīng)液； (3)將步驟(2)所得反應(yīng)液于50-90°C密閉反應(yīng)2-6小時(shí)，得凝膠； (4)將步驟(3)所得凝膠于70-105°C干燥6-24小時(shí)，再于300-800°C煅燒2_6小時(shí)，自然冷卻，即得基于表面定向生長(zhǎng)納米棒的分等級(jí)二氧化鈦微球。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟(I)中所述的甲醛為質(zhì)量濃度為5-35%的甲醛水溶液，間苯二酚與甲醛的摩爾比為1: (4-8)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述的三氯化鈦溶液為溶解于3wt%鹽酸溶液中的三氯化鈦溶液，三氯化鈦濃度為0.05-1.5mol/Lo
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述三氯化鈦與間苯二酚摩爾比例為I: (6-8) ο
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)中密閉反應(yīng)是在70-90°C的恒溫水浴中進(jìn)行。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟(4)中煅燒溫度為400-500°C。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種基于表面定向生長(zhǎng)納米棒的分等級(jí)二氧化鈦微球及其制備方法。該微球是由一簇?fù)碛泄餐诵牡囊痪S納米棒沿核心向外均勻輻射生長(zhǎng)組成的三維微米球，制備工藝主要是通過(guò)在間苯二酚-甲醛的縮聚反應(yīng)過(guò)程中添加鈦前驅(qū)體，后經(jīng)溶膠凝膠過(guò)程制備有機(jī)凝膠，再經(jīng)高溫炭化制得具有分等級(jí)結(jié)構(gòu)的二氧化鈦納米棒微球。本發(fā)明制備的二氧化鈦納米棒微球擁有良好的吸附及光催化降解污染物性能，且用后與水分離簡(jiǎn)便，易于實(shí)現(xiàn)光催化材料的回收再利用。另外，該制備方法工藝簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，且產(chǎn)物形貌尺寸可控，結(jié)晶程度高，符合實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用需求。
【IPC分類(lèi)】B01J21-06, B82Y40-00, C01G23-053
【公開(kāi)號(hào)】CN104843786
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510293039
【發(fā)明人】徐世平, 李文乾, 王焰, 劉傳旸, 王麒皓
【申請(qǐng)人】山東大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年8月19日
【申請(qǐng)日】2015年6月1日