[发明专利]一种纳米TiO2/硅藻土复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米光催化剂复合材料的制备方法，具体的说是一种纳米TiO₂/硅藻土复合材料的制备方法。

背景技术

现代社会，人们在室内生活和工作的时间占到了一天中的绝大部分，达80-90%，因此室内环境质量的好坏直接影响着人们的身体健康。研究显示，室内有时并不是安全场所，其原因是由于来自室内装修材料和建筑材料的污染物如甲醛、苯系物、氨类、氡等，因此对低污染、无污染甚至能消除污染物的装修建筑材料的研究与开发是未来有希望的发展方向。

目前比较受消费者青睐的是以硅藻土为原料的装修建筑材料。硅藻土是由硅藻（一种单细胞藻类）的遗骸沉积形成，其主要成分是硅酸质，其表面有无数细孔，具有吸附功能，以硅藻土为原料生产的建材不仅具有不燃、除湿、除臭、通透性好等诸多优点，而且成本也不高。但这种硅藻土只能起到物理方面的吸附，其本身并无光降解有毒气体和病毒细菌的作用。为了解决这一问题，有研究人员将二氧化钛（TiO₂）负载在硅藻土微粒表面，以利用TiO₂的光催化特性，对建筑材料中的甲醛、苯系物、氨类、细菌等有机污染物进行降解。目前TiO₂的负载方法有物理法和化学法，物理法是将制成的TiO₂粉末通过范德华力直接吸附在载体表面，不涉及化学反应，简单易行，但此方法附着力小，TiO₂在载体表面分布不均匀。化学法主要有溶胶-凝胶负载法、浸渍负载法、离子交换法、偶联法和交联法。溶胶一凝胶法多用来制备负载TiO₂薄膜，但TiO₂膜在干燥过程中容易引起龟裂，限制了膜的厚度；浸渍负载法必须首先制备出纳米TiO₂水溶胶或者纳米粉体，在制备过程中会出现二次污染问题，且其工艺复杂；离子交换法是利用某些载体的阳离子交换功能，通过选择载体内微孔孔径的大小来控制TiO₂粒了尺寸大小，虽可获得较高光催化活性的产品，但在应用中存在孔径匹配的问题；偶联法结合强度较高，适用于多种不能高温焙烧的载体，但因为偶联剂本身也多是有机物，长期使用会产生裂痕，甚至剥落。这些方法均存在许多不尽人意之处。为解决这些问题，有研究人员研发一种新方法，即以硫酸氧钛为原料，硅藻土微粒为载体，尿素为沉淀剂，三者按照一定比例、pH值、水解温度和反应时间进行反应，将所得产物反复水洗后干燥、焙烧，由此得到硅藻土负载型纳米二氧化钛（参见“硅藻上微粒负载纳米TiO₂的制备”，作者：俞成林、康勇、赵薇，《纳米技术与精密工程》，2008年7月，第6卷，第4期，P254～P260）。该方法虽然一定程度上解决了现有技术中存在的问题，但其对工艺条件的限定比较严格，产品质量不易控制（如硫酸氧钛的浓度过高时，会发生团聚现象；焙烧温度过高，可使二氧化钛层断裂、发生龟裂等）。

发明内容

本发明的目的是提供一种简单、易操作，且产品质量稳定的制备混晶纳米TiO₂/硅藻土复合材料的方法。

本发明的目的是这样实现的：一种纳米TiO₂/硅藻土复合材料的制备方法，包括以下步骤：

a）取硫酸氧钛制成水溶液，加入所述硫酸氧钛质量1.22～6.21倍的粉末状硅藻土，加热至微沸，回流反应5～60min，得到含有金红石型TiO₂的反应液；

b）将与所述硫酸氧钛等摩尔量的氢氧化钡加水溶解后，加入所述含有金红石型TiO₂的反应液中，然后加热至微沸，回流反应2～3h后，过滤并干燥，得目标产物。

a）步所述硫酸氧钛的水溶液浓度为0.08～0.4mol/L。

优选的，a）步所述回流反应时间为30min。

优选的，b）步所述回流反应时间为2h。

另外，a）步所述酸性是指常温条件下，加入98%浓硫酸调节pH值至小于7即可。

b）步所加水的量能够将氢氧化钡溶解即可。

以上所述硫酸氧钛的分子式为：TiOSO₄·2H₂O，分子量按196计；所述氢氧化钡分子式为Ba(OH)₂·8H₂O，分子量按315计；所生成纳米TiO₂/硅藻土复合材料中的纳米TiO₂分子量按80计。