[发明专利]一种新型多孔蜂窝状介孔二氧化钛材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于二氧化钛光催化剂技术领域，具体涉及一种多孔蜂窝状介孔二氧化钛的制备方法，尤其是使可见孔与介孔同时存在的一种制备方法。

技术背景

纳米二氧化钛是一种无毒无害的半导体，在紫外光的照射下，能产生光生电子和光生空穴，光生电子有强还原能力，光生空穴有强氧化能力，光生电子和光生空穴能分解、净化如氨、胺、酚类等无机和有机废水，并对细菌有杀灭作用。如JP2-9850B公开了用二氧化钛分解废物中的有害物质。纳米二氧化钛还具有优良的耐腐蚀性和耐光腐蚀性，在光催化、光降解、环境处理等方面有着广泛的应用前景。

纳米二氧化钛的光催化活性已是众所周知，但因其回收困难、易于流失等问题使其一直未能在光催化氧化、废水处理等方面得到广泛应用。鉴于介孔材料既具有纳米结构，又具有一定的体积，不易流失，易于回收等优点，最近几十年将介孔二氧化钛作为光催化剂和催化剂载体的研究一直备受关注。

目前，制备介孔二氧化钛的一般采用模板法，所用的模板剂主要有阳离子表面活性剂如无机材料学报2009(5)第902-908页报道的十六烷基三甲基溴化铵、非离子表面活性剂如专利CN1322676中报道的聚乙烯吡咯烷酮以及无机晶体模板剂如专利CN1287878报道的氧化硅以及阴离子表面活性剂等。大多数模板剂去除较为困难。如专利CN1287878中公开的用碱溶法将硅钛复合物中的氧化硅去除来制备介孔二氧化钛等。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种蜂窝状可见孔结构的介孔二氧化钛的制备方法，所得介孔二氧化钛可见孔与介孔并存，孔径分布较窄，微孔孔径为20～30nm，比表面积为90～160m²/g，制得的块体体积大小可调且有一定的硬度，易于与液相分离，滗析即可达到较好的分离效果，催化剂不易流失，容易回收、光催化活性高。

本发明的目的是是通过下面的技术方案实现的：

一种新型多孔蜂窝状介孔二氧化钛材料的制备方法，包括以下制备步骤：

(1)将醇和有机酸按1∶1的摩尔比例加入到装有蒸馏装置的反应器中或同时加入模板剂，模板剂与钛源质量比为3～6∶100，混合均匀；

(2)将有机酸加入到装有蒸馏装置的反应器中或同时加入模板剂，模板剂与钛源质量比为3～6∶100，混合均匀；

(3)在室温或冷水浴条件下将无机钛源慢慢滴加到步骤(1)所得的溶液中，将有机钛源慢慢滴加到步骤(2)所得的溶液中得到浅黄绿色或浅黄棕色透明溶液；钛源与有机酸的摩尔比为1∶1～10；

(4)将步骤(3)所得溶液搅拌反应后，升温慢慢蒸除溶剂，维持温度使保持微沸状态直至蒸干，温度低于120℃，得到蜂窝状白色二氧化钛膨松固体；

(5)将步骤(4)所得蜂窝状白色二氧化钛膨松固体于温度200～700℃下焙烧，得到多孔蜂窝状介孔二氧化钛材料。

所述的一种新型多孔蜂窝状介孔二氧化钛材料的制备方法，所述的多孔蜂窝状介孔二氧化钛材料外观如蜂窝状膨松，块体体积大小可调，大孔肉眼可见，孔壁较薄，孔隙率大，可见孔与介孔并存，孔径分布较窄，微孔孔径为20～30nm，比表面积为90～160m²/g。

所述的一种新型多孔蜂窝状介孔二氧化钛材料的制备方法，添加模板剂或不添加模板剂制得介孔结构的二氧化钛材料。

所述的一种新型多孔蜂窝状介孔二氧化钛材料的制备方法，所述的无机钛源为四氯化钛、硫酸氧钛，有机钛源为钛酸四乙酯、钛酸四丁酯。

所述的一种新型多孔蜂窝状介孔二氧化钛材料的制备方法，所述的醇为乙醇、乙二醇、丙醇、丙二醇、丙三醇、丁醇或丁二醇一种或几种醇的混合物，所述的有机酸为乙酸、丙酸、乙二酸、丁酸、戊酸、己酸、庚酸、辛酸、或壬酸一种或几种酸的混合物。

所述的一种新型多孔蜂窝状介孔二氧化钛材料的制备方法，所述步骤(3)的滴加时间是0.5～1.0h。

所述的一种新型多孔蜂窝状介孔二氧化钛材料的制备方法，所述步骤(4)的反应时间是0.5～1.0h。

所述的一种新型多孔蜂窝状介孔二氧化钛材料的制备方法，所述步骤(5)的焙烧时间是1～5h。

本发明与现有技术相比有下列优点：

1.本发明制备的多孔蜂窝状介孔二氧化钛固体，具有可见孔与介孔同时并存的结构。

2.本发明可以在不加模板剂的条件下制得介孔结构的二氧化钛，光催化效果显著。

3.本发明所述的制备方法可以为无水条件，减少了三废污染。

4.本发明制备方法简单，操作简便，反应条件温和，制备时间短，易于推广应用。