一种二氧化钛多孔微球的制备方法与流程

本发明属于多孔材料领域，特别涉及一种二氧化钛多孔微球的制备方法，具体地说，涉及一种二氧化钛多孔微球的乳液法结合溶胶凝胶法的制备方法。

背景技术：

多孔二氧化钛微球因其多孔结构、密度小、比表面积大、光催化性好等优良性质，被广泛地应用于污水净化处理、高效液相色谱固定相基质、催化剂等方面。此外，二氧化钛自身折射率高，多孔结构使得孔内部充满空气，而空气的折射率低，折射率高和折射低的物质相互交错存在，导致其折射率高于二氧化钛本身，并且多孔的结构使其热导率较低，因此多孔二氧化钛微球也作为功能填料，用于制备反射涂层或隔热涂层。

目前为止，制备二氧化钛多孔微球的方法主要有溶胶凝胶法、模板法、自组装法、喷雾反应法等。grosso等人（grossodetal.,nanocrystallinetransition-metaloxidesphereswithcontrolledmulti-scaleporosity.advancedfunctionalmaterials,2003,13(1):37-42）将四氯化钛、水、乙醇和聚丙二醇与环氧乙烷的加聚物构成的溶胶通过喷雾干燥法（spray-drying）法和模板法（templatingapproaches）制备成孔尺寸大小可控的二氧化钛多孔微球，该方法最后需要通过热处理出去模板，会对微球自身结构产生影响，操作复杂。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种二氧化钛多孔微球的制备方法，该方法工艺条件温和，操作简便，并能制备出内部具有不连续孔结构的二氧化钛多孔微球。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种二氧化钛多孔微球的制备方法，包括下面步骤：

（1）将十二烷基硫酸钠与乳化剂op-10溶于去离子中，在1000r/min下搅拌0.5～１h，作为水相；

十二烷基硫酸钠与乳化剂op-10的质量比为1:2；

（2）将乙酰乙酸乙酯、钛酸四丁酯及正辛醇混合，搅拌1h，作为油相；

向上述油相中加入相分离诱导剂和span80，继续搅拌1h，得到澄清透明的亮黄色溶液；

乙酰乙酸乙酯与钛酸四丁酯的摩尔比为0～2.0，较佳为1：1；正辛醇与钛酸四丁酯的体积比为0～5.0，较佳为2.5；

（3）将步骤（2）中所得澄清透明的亮黄色溶液倒入水相溶液中，在1000r/min下连续搅拌18～25h；

（4）将步骤（3）中所得产物经告诉离心、洗涤、干燥（于40℃干燥24h），得到粉末状的二氧化钛多孔微球。

本发明结合乳液法和溶胶-凝胶法，添加相分离诱导剂，制备二氧化钛多孔微球。相分离诱导剂是由聚乙二醇2000溶解于高效液相色谱型甲醇中所构成的。随着钛酸四丁酯水解及聚合反应，体系的相容性变差，从而发生相分离。乙酰乙酸乙酯可以抑制钛酸四丁酯的水解，保证油相溶液在充分乳化后凝胶形成微球。

本发明所得的二氧化钛多孔为微球的sem和粒径分布测试表明：该多孔微球具有光滑的表面结构，尺寸为0.3～60μm，微球内部具有不连续的封闭孔结构，孔径为0.3～1.8μm。

本发明具有以下优点：

1.该发明采用乳液法结合溶胶-凝胶法制备二氧化钛微球，添加聚乙二醇（溶于甲醇中）作为相分离诱导剂中，制得内部具有不连续多孔的二氧化钛微球。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方案作进一步详细说明。

图1为实施例1所得的二氧化钛多孔微球的扫描电子显微镜图；

图1为扫描电镜下观察到的二氧化钛微球的全貌图，放大倍数为5000倍；图2为扫描电镜下观察都的某个二氧化钛微球的断面图，放大倍数为10000倍。

具体实施方案

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

实施例1：一种二氧化钛多孔微球的制备方法，具体步骤如下：

（1）将4g十二烷基硫酸钠和8gop-10溶于300g去离子水中，并在搅拌速率为1000r/min下连续搅拌1h，作为水相。

（2）将2.377g乙酰乙酸乙酯、6.217g钛酸四丁酯和12.67g正辛醇混合，并在1000r/min下搅拌1h，作为油相。

（3）将0.558g聚乙二醇溶于甲醇，搅拌，待聚乙二醇完全溶解后加入步骤（2）中的油相中，接着再加入0.571gspan80，继续搅拌1h，得到澄清透明的亮黄色油相溶液。

（4）将步骤（3）所得澄清透明的亮黄色油相溶液倒入步骤（1）中被高速搅拌的水相溶液中，在1000r/min下连续搅拌24h。

上述步骤（1）～（4）均在25℃下进行。

技术特征：

1.一种二氧化钛多孔微球的制备方法，其特征是包括以下步骤：

将一定量的op-10乳化剂和表面活性剂溶于去离子水中，以500～1500转/分连续搅拌30～90min，作为水相；

将乙酰乙酸乙酯、钛酸四丁酯与正辛醇混合，搅拌30～90min，作为油相；

在步骤（2）所得油相中加入相分离诱导剂以及0.571gspan80，继续搅拌30～90min，得到澄清的亮黄色油相溶液；

将步骤（3）中所得澄清的亮黄色油相溶液倒入被高速搅拌的水相中，连续搅拌乳化，搅拌转速500～1000r/min；搅拌时间为18～25h；

上述步骤（1）～（4）均在室温下进行；室温指的是25℃左右；

将步骤（4）所得产物离心，得到沉淀和上清液，倒掉上清液，将沉淀洗涤数次后并干燥，得到二氧化钛多孔微球。

2.根据权利要求1所述的一种二氧化钛多孔微球的制备方法，其特征是：

步骤（1）中：表面活性剂为十二烷基硫酸钠；

步骤（3）中：相分离诱导剂是将0.1g～1g聚乙二醇2000溶解于高效液相色谱型甲醇中得到的。

3.根据权利要求1所述的一种二氧化钛多孔微球的制备方法，其特征是：

所述步骤（5）的干燥为35～45℃干燥18～25h。

4.根据权利要求1和权利要求2所述的一种二氧化钛多孔微球的制备方法，其特征是：

步骤（1）为：将4g十二烷基硫酸钠以及8gop-10乳化剂溶于300g去离子水中；

步骤（2）为：将2.377g乙酰乙酸乙酯、6.217g钛酸四丁酯及12.67g正辛醇混合；

步骤（3）为：0.558g聚乙二醇2000溶于3g高效液相色谱型甲醇中，作为相分离剂。

技术总结
本发明公开了一种二氧化钛多孔微球的制备方法，包括以下步骤：（1）将表面活性剂与OP‑10乳化剂溶于去离子水中，搅拌，作为水相溶液；（2）将乙酰乙酸乙酯、钛酸四丁酯及正辛醇混合，搅拌，作为油相；（3）向步骤（2）中加入Span 80和相分离诱导剂，继续搅拌，得到澄清的亮黄色油相溶液；（4）将步骤（3）中所得的澄清的亮黄色油相溶液倒入步骤（1）中的水相溶液中，于500～1500 r/min的转速下连续搅拌18～25 h；（5）将步骤（4）所得产物经离心、洗涤、干燥，得到粉末状的二氧化钛多孔微球。该方法反应条件比较温和，操作工艺简单，能制备出内部具有不连续封闭孔的二氧化钛多孔微球。

技术研发人员：周晓东;肖芝;朱帅帅
受保护的技术使用者：华东理工大学
技术研发日：2019.03.20
技术公布日：2020.09.29