[发明专利]一种具有多级孔道结构的二氧化钛的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于功能材料技术领域，特别涉及一种金属氧化物的制备方法。

背景技术

二氧化钛因其化学稳定性好、催化活性高、价廉易得、无毒等优点和优异的半导体性质,在能源和环境方面有着广阔的应用前景。利用其透明性和散射紫外线的能力，可作食品包装材料、木器保护漆和化妆品防晒霜等；利用其光电导性和光敏性，可开发一种TiO₂感光材料；利用纳米二氧化钛作催化剂，可处理有机废水。但据文献报道，目前用于光催化的二氧化钛多为纳米粉体，应用时存在易于流失和回收困难的问题，运行成本较高。多孔二氧化钛颗粒尺寸达微米级，应用时易于控制和回收，同时因其具有较大的比表面积和比较规整的孔道结构，表面活性中心多，有利于提高光催化效率。

目前多孔二氧化钛的合成主要为软模板法，所用软模板主要为表面活性剂，但该方法不易控制产品孔道结构的有序性，且孔道之间连通性不好。

发明内容

本发明的目的是提供一种成本低、工艺简单、孔径分布均匀、颗粒较大、能提供光催化性能的具有多级孔道结构的二氧化钛的制备方法。本发明主要是以卤虫卵壳为硬模板，酞酸丁酯为前驱物，无水乙醇为溶剂，冰醋酸为螯合剂，制备出二氧化钛溶胶后，搅拌至形成湿凝胶，将所得的湿凝胶在干燥箱中干燥，再在马弗炉中煅烧，即得到具有多级孔道结构的二氧化钛。

本发明的制备方法如下:

(1)将卤虫卵壳清洗干净，球磨6小时后，分别用浓度为6～12mol/L的HCl、8～18mol/L的H₂SO₄、6～14mol/L的HNO₃、2～6mol/L的KOH浸泡预处理，预处理时间为每种物质2～6h，干燥除去水分。

(2)将酞酸丁酯溶于无水乙醇中，在50℃下以400～800r/min的速度搅拌10～30min。所述酞酸丁酯和无水乙醇的体积比为1:1.7～2。

(3)在上述溶液中加入上述处理过的卤虫卵壳，其比例为每毫升上述溶液中加入0.04～0.06g卤虫卵壳，继续50℃恒温搅拌10～30min。

(4)在加入了卤虫卵壳的上述溶液中逐滴加入无水乙醇、冰醋酸和蒸馏水的混合液。混合液中无水乙醇和冰醋酸的体积比为1:0.15～0.22，蒸馏水与上述加入的酞酸丁酯的体积比为0.875～1.5:1，继续50℃恒温搅拌至形成溶胶，升温至80～100℃，搅拌至形成湿凝胶。

(5)将上述湿凝胶在80～100℃干燥箱内干燥6～24h形成干凝胶。

(6)将上述干凝胶在马弗炉中以1～10℃/min的速度升温至400～800℃进行煅烧，保温4～6h，即制得多级孔道结构的二氧化钛。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、原料易得，卤虫卵壳在世界各大陆的盐湖，盐田等高盐水域中均有分布。

2、工艺简单，重复性高，产品质量稳定。

3、制得的二氧化钛具有规则有序的多级孔道结构，比表面积大，活性位点多，利于提高材料的光催化活性。

4、制得的二氧化钛颗粒较大，用于处理染料废水后易于回收。可广泛应用于光催化、食品包装材料和感光材料等领域。

附图说明

图1是本发明实施例1制备的多级孔道二氧化钛的X-射线衍射图。

图2是本发明实施例2制备的多级孔道二氧化钛的扫描电镜图。

图3是本发明实施例4制备的多级孔道二氧化钛作为光催化剂时亚甲基蓝的降解率随时间变化曲线图。

具体实施方式

实施例1

将卤虫卵壳用大量蒸馏水清洗干净，球磨6小时后，分别用浓度为6mol/L的HCl、8mol/L的H₂SO₄、6mol/L的HNO₃、2mol/L的KOH浸泡预处理，浸泡时间为每种物质2h，干燥除去水分；将5ml酞酸丁酯溶于10ml无水乙醇，在50℃下以400r/min的速度搅拌10min；加入0.6g上述经过处理的卤虫卵壳，继续50℃恒温搅拌10min；加入10ml无水乙醇、2ml冰醋酸和5ml蒸馏水，50℃恒温搅拌至形成溶胶，升温至80℃，恒温搅拌至形成湿凝胶，将湿凝胶放入干燥箱内80℃干燥6h形成干凝胶，再将干凝胶放入马弗炉中以1℃/min的速度升温至400℃进行煅烧，保温4h，即制得具有多级孔道结构的二氧化钛。如图1所示，制得的多级孔道结构的二氧化钛为纯相的二氧化钛。