[发明专利]整体型大孔氧化钛的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种整体型大孔氧化钛的制备方法，属于整体型多孔无机氧化物的制备技术。

背景技术

整体型大孔氧化物由于其具有几百纳米至几十微米级的大孔孔道、高比表面积、高阻尼性能、良好的热稳定性、较低的介电常数等特性而备受关注，广泛地应用于催化剂载体、吸附材料、分离材料、色谱填料、吸音和减震材料、光纤通信等领域。

整体型大孔氧化物的制备方法主要是模板法，模板包括：表面活性剂、聚合物多孔球、多孔性膜、醋酸纤维素渗透膜等。其中，C.Solans等^[1，2]采用相反转乳液聚合(PIT)制备聚苯乙烯泡孔材料，并以此材料作为模板制备出了多孔的金属氧化物材料。PIT乳化法制备的聚合物泡孔材料与传统方法相比，其孔径更小(＜1um)，孔径分散性也更好，因此所制备的金属氧化物多孔材料其结构更加规则且具有较高的压缩能力。杜中杰等^[3]采用超浓乳液法制备聚苯乙烯多孔材料和聚丙烯酰胺多孔材料，并以此材料作为模板制备出了整体式多孔氧化钛材料，其孔径在几百纳米和几微米之间，而且孔道贯通，气体通过时压降小，这种材料有更广泛的应用前景。

采用模板法制备整体型大孔材料，制备步骤主要包括：(1)整体型有机模板的制备；(2)目标产物前驱液的制备；(3)向模板中填充目标前驱液；(4)脱除有机模板。关于步骤(2)中目标产物前驱液的制备，以往文献中均采用目标产物的溶液或者醇溶胶进行填充。这种方法一方面由于用溶液填充焙烧后颗粒粒径较大，导致孔径明显减小；另一方面醇溶胶与有机模板润湿性好，造成填充过量，从而导致孔道不连通，孔体积减小。

参考文献：

[1]SolansC.E squenaJ.A zemarN.Highly concentrated(gel)e mulsions，versatileReaction media，Current Opinion in Colloid and Interface Science，2003(8)，156-163

[2]Jordi E.GSR Ravi S.Conxita S.H ighly Concentrated W/O Emulsions Preparedby the PIT Method as Templates for Solid Foams，Langmuir，2003(19)，2983-2988

[3]杜中杰等.高等学校化学学报，2002，23(8)：1614～1618

发明内容

本发明的目的在于提供一种整体型大孔氧化钛的制备方法，该方法简单易行，制得的整体型大孔氧化钛具有微米级互相连通的大孔孔道。

本发明是通过下述技术方案加以实现的，一种整体型大孔氧化钛的制备方法，其特征在于包括以下过程：

(1)模板的制备

将以体积比为V(二乙烯苯)/V(苯乙烯)＝1∶3.8～4.4的苯乙烯(styrene)和二乙烯苯(DVB)为单体，加入质量为总单体质量2％～20％的表面活性剂司班80，及质量为总单体质量0.1％～2％的引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)均匀混合后为油相。在搅拌下向油相中加取去离子水，使水相的体积分数在75％～90％，得到反相浓乳液。将浓乳液倒入模具中，50～65℃密封聚合24～48h，60～90℃干燥24～48h，得到整体型有机大孔模板。

(2)TiO₂水溶胶的制备

以钛酸丁酯为原料，按摩尔比为n(钛酸丁酯)/n(无水乙醇)/n(去离子水)/n(硝酸)＝1/9/3/0.3的比例，将钛酸丁酯加入无水乙醇中，再加入去离子水和硝酸，搅拌均匀后，在20-25℃老化1天，然后按体积比为v(钛酸丁酯)/v(去离子水)＝1/1的比例再次加入去离子水，20-25℃老化2～3天，得到TiO₂水溶胶。

(3)TiO₂水溶胶的填充

向步骤(1)制得的整体型有机大孔模板中填充步骤(2)制得的TiO₂水溶胶，填充后去除模板表面多余溶胶，将该整体型有机/无机复合物在60～90℃鼓风干燥12～24h，重复填充和干燥过程2～6次。

(4)模板的脱除

将步骤(3)制得的整体型有机/无机复合物以升温速率为0.1～5℃/min升温至500～700℃焙烧1～8h，得到整体型大孔氧化钛。