[发明专利]一种采用氟离子调变二氧化钛晶相的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用氟离子调变二氧化钛晶相的方法，属于二氧化钛制备技术领域。

背景技术

二氧化钛是一种具有高光催化活性、良好的光化学稳定性和水稳定性，对人体无毒害，储量丰富，廉价易得的半导体，一直是光化和光电学领域的研究热点材料之一。

如何进一步提高其光催化和光电化学性能一直是该领域的研究热点。影响二氧化钛性能的因素很多，其中晶型是一种主要的影响因素。二氧化钛有三种晶型：锐钛矿、金红石和板钛矿。锐钛矿二氧化钛被公认为具有最好的光催化活性。但也存在争议，近年来，也要少量报道金红石（Jing Sun,Lian Gao,Qinghong Zhang,Synthesizing and Comparing the Photocatalytic Properties of High Surface Area Rutile and Anatase Titania Nanoparticles,J.Am.Ceram.Soc.,2003,86,1677）和板钛矿（Synthesis of Haifeng Lin,Liping Li,Minglei Zhao,Xinsong Huang,Xiaomei Chen,Guangshe Li,and Richeng Yu,High-Quality Brookite TiO₂Single-Crystalline Nanosheets with Specific Facets Exposed:Tuning Catalysts from Inert to Highly Reactive,J.Am.Chem.Soc.,2012,134,8328–8331）的活性较高。复合相之间因存在异相结，利于电子的快速传输电子的快速转移和分离，使其活性高于任意纯相的二氧化钛（Jing Zhang,Qian Xu,Zhaochi Feng,Meijun Li,Can Li,Importance of the Relationship between Surface Phases and Photocatalytic Activity of TiO₂,Angew.Chem.Int.Ed.,2008,47,1766–1769.）。因此对复合相二氧化钛的研究成为了一个热点。

德国Degauss公司用气相法生产工艺生产的二氧化钛(P25)，由锐钛矿/金红石的复合相按大约80/20的比例组合而成，是目前性能最好的工业级光催化材料，并常被用作光催化反应的参考物质。200710176469.0号中国专利申请（公开号CN101423249）公开了一种以聚苯乙烯球为模板的方法，通过高温处理合成了一种锐钛矿和金红石复合相的中空亚微米球，可广泛应用于涂料、传感器、化纤、油墨、功能陶瓷、电子纸、药物缓释等领域。但是目前制备复合相二氧化钛的一般都是采用高温处理，反应温度高（550℃以上），能耗高，方法工艺复杂，投资大。因此，寻找一种低能耗，简易的制备方法，制得高结晶度复合相的二氧化钛是非常必要的。

水热/溶剂热制备技术因设备简单、反应条件温和而成为一种常用的制备纳米材料的手段。利用此法制备材料有利于得到分散良好且结晶度高性的粉体，且反应在密闭容器中进行有利于有毒体系的合成反应,减少对环境的污染。采用水热/溶剂热法制备二氧化钛的研究非常多，201010281484.3号中国专利申请（公开号CN101955223A）公开了一种水热法制备纳米粉体二氧化钛的方法，制得的二氧化钛粉体粒度均匀、分散性良好。201110397146.0号中国专利申请（公开号CN102491415A）公开了一种水热/溶剂热法制备单分散锐钛矿二氧化钛纳米多孔微球的方法，所得到的多孔微球尺寸可调、分散性良好、比表面高、具有典型的分级结构。因此，水热/溶剂热法是一种良好的制备纳米二氧化钛的方法。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种调变二氧化钛晶相的方法，通过在水热法或溶剂热法制备二氧化钛的过程中加入氟离子来调变二氧化钛的晶相。

为达到上述目的，本发明提供了一种采用氟离子调变二氧化钛晶相的方法，其是在水热法或溶剂热法制备二氧化钛时，加入氟离子调变二氧化钛的晶相的方法，所述调变是在金红石、板钛矿和锐钛矿三相之间进行。

在上述方法中，通过控制氟离子的添加量，可以获得不同晶相的二氧化钛。

根据本发明的具体实施方案，优选地，该方法包括以下步骤：

将钛源加入到HCl溶液（浓度优选为4mol/L以下）中，形成浓度为0.001-0.1g/mL的悬浮溶液，搅拌；