[发明专利]一种超小纳米二氧化钛杂化材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米二氧化钛杂化材料的制备方法，尤其是一种采用非传统溶剂体系制备超小颗粒纳米二氧化钛杂化材料的方法。

背景技术

纳米二氧化钛具有优秀的光电性能，比表面积远大于普通二氧化钛。在涂料、包装材料、化妆品、光学、电学、光催化等领域具有广泛的应用前景。

目前见于报道的制备二氧化钛纳米粉体的方法主要是通过将钛源在溶剂中水解来制备。专利号为201410211716.6的中国专利公开了一种花状多孔二氧化钛纳米材料的制备方法，将钛源溶解在去离子水中，与尿素反应，将产物离心、洗涤、烘干，空气气氛煅烧等步骤得到花状多孔二氧化钛纳米材料。专利号为CN1418820.A的中国专利公开了一种菊花型二氧化钛纳米粉体材料的制备方法。以硫酸氧钛为主要原料，经碱沉淀洗涤后转化为硝酸氧钛，加入添加剂后常压水解，分离、洗涤、干燥得到菊花型二氧化钛粉体材料。该法涉及繁琐的沉淀、分离及洗涤过程，产生大量废液，对环境污染大且不可放大生产。

以上方法虽然制备了纳米级别的二氧化钛材料，但是制备过程复杂耗时，涉及大量有机溶剂，对环境造成污染，溶剂处理繁琐而昂贵，且纳米粉体在干燥溶剂的过程中容易产生团聚，存在一定的缺陷，所制备得到的颗粒尺寸较大，且容易发生团聚。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的不足，提供一种简单可控超小颗粒纳米二氧化钛杂化材料的制备方法。

本发明主要内容是采用热固性双官能团丙烯酸酯类不饱和树脂单体作为溶剂体系取代传统溶剂，将钛源在该溶剂中溶解，通过固化不饱和树脂，得到含有二氧化钛前驱体的块状固体，粉碎后惰性气氛高温煅烧，由于热固性树脂在高温煅烧过程中难以发生熔融，所以能够有效控制二氧化钛纳米粒子形貌，从而得到超小二氧化钛纳米杂化材料。

本发明方法的具体步骤是：

步骤(1).将丙烯酸酯类不饱和树脂单体和光引发剂在60～80℃下搅拌混合均匀，得到混合液；混合液中光引发剂的质量含量为0.2～2.0﹪；

所述的丙烯酸酯类不饱和树脂单体为双酚A-双甲基丙烯酸缩水甘油酯、二缩三乙二醇双甲基丙烯酸酯、二甲基丙烯酸二甘醇酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、四乙二醇二甲基丙烯酸酯、1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯、乙氧基双酚二甲基丙烯酸酯中的一种或几种；

所述的光引发剂为艳佳固1173、艳佳固184、艳佳固2959、艳佳固907、艳佳固369、艳佳固819、艳佳固754或樟脑醌中的一种或者几种；

步骤(2).将钛源加入到上述混合液中，搅拌5～10分钟，得到含有二氧化钛前驱体的混合溶液；每10克含有二氧化钛前驱体的混合溶液中含0.001～5克钛源；

所述的钛源为酞酸丁酯、异丙醇钛、硫酸氧钛、四氯化钛中的一种或者几种；

步骤(3).将上述含有二氧化钛前驱体的混合溶液注入到模具中，采用蓝光或者紫外光固化，5～50W功率下光照60～240秒，得到二氧化钛前驱体/聚丙烯酸酯复合固体材料；

步骤(5).将二氧化钛前驱体/聚丙烯酸酯复合固体材料粉碎，粉碎1～5分钟，得到固体颗粒。

步骤(6).将上述固体颗粒在500～800℃，惰性气氛下煅烧2～6小时，得到超小颗粒纳米二氧化钛杂化材料。

作为优选，惰性气氛为N₂或氩气。

本发明方法采用丙烯酸脂类不饱和树脂作为一种非传统溶剂体系来制备超小二氧化钛纳米杂化材料，能够得到尺寸小于5nm(甚至是1nm)的二氧化钛纳米粒子，并且能够均匀分散在碳基质中。该发明方法不使用传统有机溶剂，避免了溶剂处理，制备方法环境友好，工艺简单快捷，条件可控。

附图说明

图1为对比例1中制备的纳米二氧化钛粉体扫描电镜图，其中a为高倍率拍摄，b为低倍率拍摄；

图2为实施例1中制备的纳米二氧化钛杂化材料透射电镜图，其中a为微观形貌，b为高分辨。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的分析。

对比例1

步骤(1).将4克双酚A-双甲基丙烯酸缩水甘油酯、6克二缩三乙二醇双甲基丙烯酸酯、0.05克艳佳固819在60℃下搅拌混合均匀，得到10.05克的混合液；

步骤(2).将3克普朗尼克F127加入到上述混合液中，在50℃下搅拌混合均匀，形成均一的13.05g模板剂溶液；

步骤(3).将2.5克异丙醇钛和0.5克浓盐酸加入到上述模板剂溶液中，搅拌10分钟，得到含有二氧化钛前驱体的混合溶液；