专利名称：一种比例可调的锐钛矿/金红石二氧化钛异质晶体低温制备方法
技术领域：
本发明涉及ー种比例可调的锐钛矿/金红石ニ氧化钛异质晶体低温制备方法。
背景技术：
ニ氧化钛光催化剂因其具有价廉、无毒、催化活性高、氧化能力强、化学稳定性好、抗磨损性和可以循环利用等优点，而成为环境处理中最为理想的催化剂。ニ氧化钛是ー种多晶型化合物，最常见的有板钛矿、金红石和锐钛矿三种晶型。它们具有相同的八面体基本结构，但原子排布不同。其中金红石和锐钛矿型TiO2研究较广泛，板钛矿由于难以制备较纯的纳米晶粒而很少被研究。由于锐钛矿及金红石的晶体结构及稳定性不同，锐钛矿表面较金红石表面要有更 多的缺陷及位错，因此表面改性时作用情况也不一致，如通过获得晶相比例可调的ニ氧化钛晶体则可对以后的表面改性研究提供更多的方便。目前锐钛矿和金红石两种晶相混合ニ氧化钛光催化剂制备方法需要高温加热，条件复杂不易控制，且锐钛矿和金红石两种晶相的比例不可调控，为后期对ニ氧化钛表面改性的研究产生不便。
发明内容
本发明是要解决现有方法制备的TiO2晶相比例不可控，制备方法的条件复杂，不易控制的问题，提供ー种比例可调的锐钛矿/金红石ニ氧化钛异质晶体低温制备方法。本发明比例可调的锐钛矿/金红石ニ氧化钛异质晶体低温制备方法，按以下步骤进行一、将3 9mL钛的前驱体溶于20 70mL醇中，得混合液；ニ、在磁力搅拌下，将混合液滴入30 90mL 二次蒸馏水中，然后将所得液体装入三ロ瓶中，置于60 80°C水浴锅上，继续搅拌40 150min，得粘稠状混合物；三、将粘稠状混合物与300mL lmol/L的碱溶液在60 80°C水浴下搅拌6 24h，然后离心分离出白色沉淀，用蒸馏水洗涤白色沉淀至洗涤后蒸馏水的pH值为7 8 ;四、取3 3. 4g洗涤后的白色沉淀与20 120mL lmol/L的酸溶液在60 80°C水浴下搅拌4h，得白色浆状液；五、调节白色浆状液的pH值至7 8，然后离心分离出沉淀A，用蒸馏水洗涤沉淀A 2 4次，干燥，即得锐钛矿/金红石ニ氧化钛异质晶体。本发明的原料安全易得，价格低廉，操作简便，不需要高温高压反应，控制方便，节约能源，且避免了模板剂去除时保持晶体形貌与结构稳定的难题，使得实验室大規模制备乃至エ业化生产成为可能。采用本发明方法得到的ニ氧化钛中锐钛矿/金红石可为单一晶相或两种晶相混合，ニ氧化钛晶相比例可控，产物纯白均一且有很好的分散性，具有较高的结晶度、比表面积和表面羟基化程度，且光催化性质十分稳定，明显优于常用的P25粉末样品。可以广泛用作光催化材料和电极材料，能够用于治理废水、浄化空气、光电转换等方面。
图I为具体实施方式
八至i^一中制得的四种锐钛矿/金红石ニ氧化钛异质晶体的Raman图；图2为具体实施方式
八至十一中制得的四种锐钛矿/金红石ニ氧化钛异质晶体紫外光催化降解有机染料亚甲基蓝，随时间变化的降解曲线图。
具体实施例方式本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式
，还包括各具体实施方式
间的任意组合。
具体实施方式
一本实施方式比例可调的锐钛矿/金红石ニ氧化钛异质晶体低温制备方法，按以下步骤进行一、将3 9mL钛的前驱体溶于20 70mL醇中，得混合液；ニ、在磁力搅拌下，将混合液滴入30 90mL二次蒸馏水中，然后将所得液体装入三ロ瓶中，置于60 80°C水浴锅上，继续搅拌40 150min，得粘稠状混合物；三、将粘稠状混合物与300mL lmol/L的碱溶液在60 80°C水浴下搅拌6 24h，然后离心分离出白色沉淀，用蒸馏水洗涤白色沉淀至洗涤后蒸馏水的PH值为7 8 ;四、取3 3. 4g洗涤后的白色沉淀与 20 120mL lmol/L的酸溶液在60 80°C水浴下搅拌4h，得白色浆状液；五、调节白色浆状液的PH值至7 8，然后离心分离出沉淀A，用蒸馏水洗涤沉淀A2 4次，干燥，即得锐钛矿/金红石ニ氧化钛异质晶体。
具体实施方式
ニ 本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤一中所述钛的前驱体为四氯化钛、硫酸钛、硫酸氧钛、钛酸丁酯或钛酸异丙酷。其它与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三本实施方式与具体实施方式
一或ニ不同的是步骤一中所述醇为无水こ醇或异丙醇。其它与具体实施方式
一或二相同。
具体实施方式
四本实施方式与具体实施方式
一至三之一不同的是步骤ニ中磁力搅拌的转速为300 1000转/分钟。其它与具体实施方式
一至三之一相同。
具体实施方式
五本实施方式与具体实施方式
一至四之一不同的是步骤三和步骤五中离心的转速为3000 8000转/分钟。其它与具体实施方式
一至四之一相同。
具体实施方式
六本实施方式与具体实施方式
一至五之一不同的是步骤三所述碱溶液中碱为氢氧化钠、氢氧化钾或碳酸钠。其它与具体实施方式
一至五之一相同。
具体实施方式
七本实施方式与具体实施方式
一至六之一不同的是步骤四所述酸溶液中酸为盐酸、醋酸、硝酸中的ー种或任意两种的混合物，当酸为混合物时，其中两种组份的摩尔比为I : I。其它与具体实施方式
一至六之一相同。
具体实施方式
八本实施方式比例可调的锐钛矿/金红石ニ氧化钛异质晶体低温制备方法，按以下步骤进行一、将9mL钛酸丁酯溶于66mL无水こ醇中，得混合液；ニ、在室温条件下，在磁力搅拌下，将混合液滴入SOmL 二次蒸馏水中，然后将所得液体装入三ロ瓶中，置于70°C水浴锅上，继续搅拌120min，得粘稠状混合物；三、将粘稠状混合物与300mLlmol/L的碱溶液在70°C水浴下搅拌24h，然后离心分离出白色沉淀，用蒸馏水洗涤白色沉淀至洗涤后蒸馏水的PH值为7 ;四、取3g洗涤后的白色沉淀与20mL lmol/L的硝酸溶液在70°C水浴下搅拌4h，得白色浆状液；五、调节白色浆状液的pH值至7，然后离心分离出沉淀A，用蒸馏水洗涤沉淀A3次，干燥，即得锐钛矿/金红石ニ氧化钛异质晶体。步骤ニ中磁力搅拌的转速为600转/分钟。步骤三和步骤五中离心的转速为5000转/分钟。
具体实施方式
九本实施方式比例可调的锐钛矿/金红石ニ氧化钛异质晶体低温制备方法，按以下步骤进行一、将9mL钛酸丁酯溶于66mL无水こ醇中，得混合液；ニ、在室温条件下，在磁力搅拌下，将混合液滴入SOmL 二次蒸馏水中，然后将所得液体装入三ロ瓶中，置于70°C水浴锅上，继续搅拌120min，得粘稠状混合物；三、将粘稠状混合物与300mLlmol/L的碱溶液在70°C水浴下搅拌24h，然后离心分离出白色沉淀，用蒸馏水洗涤白色沉淀至洗涤后蒸馏水的PH值为7 ;四 、取3g洗涤后的白色沉淀与60mL lmol/L的硝酸溶液在70°C水浴下搅拌4h，得白色浆状液；五、调节白色浆状液的pH值至7，然后离心分离出沉淀A，用蒸馏水洗涤沉淀A3次，干燥，即得锐钛矿/金红石ニ氧化钛异质晶体。步骤ニ中磁力搅拌的转速为600转/分钟。步骤三和步骤五中离心的转速为5000转/分钟。
具体实施方式
十本实施方式比例可调的锐钛矿/金红石ニ氧化钛异质晶体低温制备方法，按以下步骤进行一、将9mL钛酸丁酯溶于66mL无水こ醇中，得混合液；ニ、在室温条件下，在磁力搅拌下，将混合液滴入SOmL 二次蒸馏水中，然后将所得液体装入三ロ瓶中，置于70°C水浴锅上，继续搅拌120min，得粘稠状混合物；三、将粘稠状混合物与300mLlmol/L的碱溶液在70°C水浴下搅拌24h，然后离心分离出白色沉淀，用蒸馏水洗涤白色沉淀至洗涤后蒸馏水的PH值为7 ;四、取3g洗涤后的白色沉淀与90mL lmol/L的硝酸溶液在70°C水浴下搅拌4h，得白色浆状液；五、调节白色浆状液的pH值至7，然后离心分离出沉淀A，用蒸馏水洗涤沉淀A3次，干燥，即得锐钛矿/金红石ニ氧化钛异质晶体。步骤ニ中磁力搅拌的转速为600转/分钟。步骤三和步骤五中离心的转速为5000转/分钟。
具体实施方式
i^一 本实施方式比例可调的锐钛矿/金红石ニ氧化钛异质晶体低温制备方法，按以下步骤进行一、将9mL钛酸丁酯溶于66mL无水こ醇中，得混合液；ニ、在室温条件下，在磁力搅拌下，将混合液滴入SOmL 二次蒸馏水中，然后将所得液体装入三ロ瓶中，置于70°C水浴锅上，继续搅拌120min，得粘稠状混合物；三、将粘稠状混合物与300mLlmol/L的碱溶液在70°C水浴下搅拌24h，然后离心分离出白色沉淀，用蒸馏水洗涤白色沉淀至洗涤后蒸馏水的PH值为7 ;四、取3g洗涤后的白色沉淀与120mLlmol/L的硝酸溶液在70°C水浴下搅拌4h，得白色浆状液；五、调节白色浆状液的pH值至7，然后离心分离出沉淀A，用蒸馏水洗涤沉淀A3次，干燥，即得锐钛矿/金红石ニ氧化钛异质晶体。步骤ニ中磁力搅拌的转速为600转/分钟。步骤三和步骤五中离心的转速为5000转/分钟。取具体实施方式
八至i^一中制得的四种锐钛矿/金红石ニ氧化钛异质晶体各10mg，分别用水稀释至IOmL ;然后调节pH值至2 4，分别加入50 μ L的0. 2%亚甲基蓝水溶液，静置于紫外光灯下照射，观察其紫外-可见吸收光谱随时间的变化情況。
具体实施方式
八至i^一中制得的四种锐钛矿/金红石ニ氧化钛异质晶体的晶相比例含量表如表I所示。其中具体实施方式
八中锐钛矿相最少，而具体实施方式
十一中锐钛矿相最多，为纯锐钛矿相。表I样品具体实施方式
具体实施方式
具体实施方式
具体实施例方式
权利要求
1.ー种比例可调的锐钛矿/金红石ニ氧化钛异质晶体低温制备方法，其特征在于比例可调的锐钛矿/金红石ニ氧化钛异质晶体低温制备方法，按以下步骤进行一、将3 9mL钛的前驱体溶于20 70mL醇中，得混合液；ニ、在磁力搅拌下，将混合液滴入30 90mL二次蒸馏水中，然后将所得液体装入三ロ瓶中，置于60 80°C水浴锅上，继续搅拌40 150min，得粘稠状混合物；三、将粘稠状混合物与300mL lmol/L的碱溶液在60 80°C水浴下搅拌6 24h，然后离心分离出白色沉淀，用蒸馏水洗涤白色沉淀至洗涤后蒸馏水的pH值为7 8 ;四、取3 3.4g洗涤后的白色沉淀与20 120mL lmol/L的酸溶液在60 80°C水浴下搅拌4h，得白色浆状液；五、调节白色浆状液的pH值至7 8，然后离心分离出沉淀A，用蒸馏水洗涤沉淀A2 4次，干燥，即得锐钛矿/金红石ニ氧化钛异质晶体。
2.根据权利要求I所述的ー种比例可调的锐钛矿/金红石ニ氧化钛异质晶体低温制备方法，其特征在于步骤一中所述钛的前驱体为四氯化钛、硫酸钛、硫酸氧钛、钛酸丁酯或钛酸异丙酷。
3.根据权利要求I或2所述的ー种比例可调的锐钛矿/金红石ニ氧化钛异质晶体低温制备方法，其特征在于步骤一中所述醇为无水こ醇或异丙醇。
4.根据权利要求3所述的ー种比例可调的锐钛矿/金红石ニ氧化钛异质晶体低温制备方法，其特征在于步骤ニ中磁力搅拌的转速为300 1000转/分钟。
5.根据权利要求4所述的ー种比例可调的锐钛矿/金红石ニ氧化钛异质晶体低温制备方法，其特征在于步骤三和步骤五中离心的转速为3000 8000转/分钟。
6.根据权利要求5所述的ー种比例可调的锐钛矿/金红石ニ氧化钛异质晶体低温制备方法，其特征在于步骤三所述碱溶液中碱为氢氧化钠、氢氧化钾或碳酸钠。
7.根据权利要求6所述的ー种比例可调的锐钛矿/金红石ニ氧化钛异质晶体低温制备方法，其特征在于步骤四所述酸溶液中酸为盐酸、醋酸、硝酸中的ー种或任意两种的混合物，当酸为混合物时，其中两种组份的摩尔比为I : I。
全文摘要
一种比例可调的锐钛矿/金红石二氧化钛异质晶体低温制备方法，涉及一种比例可调的锐钛矿/金红石二氧化钛异质晶体低温制备方法。是要解决现有方法制备的TiO2晶相比例不可控，制备方法的条件复杂，不易控制的问题。方法一、将钛的前驱体溶于醇中，得混合液；二、将混合液滴入二次蒸馏水中，置于水浴锅搅拌，得粘稠状混合物；三、将粘稠状混合物与碱溶液搅拌，离心分离白色沉淀；四、取洗涤后的白色沉淀与酸溶液搅拌，得白色浆状液；五、调节白色浆状液的pH值，离心分离出沉淀A，用蒸馏水洗涤沉淀A，干燥，即得锐钛矿/金红石二氧化钛异质晶体。本发明操作简便，不需要高温高压反应，控制方便，二氧化钛晶相比例可控。用于光催化剂领域。
文档编号C01G23/053GK102674450SQ20121015740
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月21日 优先权日2012年5月21日
发明者强亮生, 王靖宇, 赵怿之, 韩喜江 申请人:哈尔滨工业大学