[发明专利]一种微波固相反应纳米单晶钛介孔载银材料制备方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及二氧化钛的纳米单晶钛粉体的介孔载银材料的制备方法，更确切地说是一种涉及微波固相反应纳米单晶钛锐钛矿相介孔载银材料的制备方法，属于精细化工领域。

【背景技术】

纳米材料和纳米技术与生物基因工程一样，成为21世纪最有发展潜力的领域之一。尺度小于100纳米的粒子表现出一般常规粒子所不具备的特性。例如纳米的表面效应，小尺寸效应，量子隧道效应，在纳米的催化技术和活性，会表现出非常活泼的化学性质和十分活跃的扩散效应。尤其在分解水制氧，光伏太阳能电池，污水处理，及紫外线屏蔽抗菌领域及纳米光催化的有机或无机反应，氮碳元素的光化学固定，二氧化钛纳米单晶钛光催化功能被应用于环境治理和污水处理。在氧化钛介孔载银方面，已经逐步发展成为一种新型的环保抗菌材料。

二氧化钛载体的制备方法有很多种，目前主要有气相法，液相法。其中液相法包括有(1)水热法，(2)溶胶-凝胶法(3)微乳法等。是目前常用来制备二氧化钛粉体的方法。其特点是可以得到不同晶相的二氧化钛。液相法的缺点有(1)得到的二氧化钛需要从液体中分离出来，因为渗析，过滤，和高速离心等方法，往往需要消耗大量的能源，影响应用连续化。在二氧化钛的制备的过程中吸附或混有有机离子和杂质离子影响材料的纯度，需要通过反复洗涤来解决。采用液相法反应得到的氧化钛往往需要在热处理来改变产物的结晶度和消除水分，吸附在产物表面的有机物在受热处理过程中容易使产物粉体硬团聚。

气相法一般多采用氯化法工艺，以四氯化钛为原料，在600℃-800℃左右氧化反应得到微米级的金红石二氧化钛，由于反应温度高，无法得到纳米级产物。国内也有报道利用波、偏钛酸加热分解得到锐钛矿相的二氧化钛。用这种方法通过向偏钛酸的原料中加胺盐，在500℃-600℃以上热分解的氧化反应得到的锐钛或金红石矿相的二氧化钛粉体，但是由于参加反应的浆料中含有大量水份，在热处理过程中会形成硬的团聚，用这种方法所制备的粉体表面会含有大量羟基，粒径较大往往达微米级，难以形成纳米级颗粒。

将含有钛的有机物通过锻烧可以制备二氧化钛材料，但是产物的晶粒尺寸分布较宽，粉体表面残留的碳和有机物及吸附的羟基很难去除干净。

【发明内容】

本发明的目的是在于要克服目前现有技术不足，并且要提供一种微波固相反应纳米单晶钛锐矿相介孔载银新材料制备方法。

本发明的目的是通过以下的技术方案来实现的：

一种微波固相反应纳米单晶钛光催化介孔载银材料制备方法，主要原料为四氯化钛，硫酸钛，硫酸氧钛，偏钛酸，钛酸丁酯，金属钛，硝酸银。具体实施步骤为：

(1)将一定体积3.5mol/L四氯化钛溶入一定百分比浓度的硫酸铵，搅拌30分钟。(2)得到澄清透明溶液在常温下静置72小时备用。(3)经反应得到大量的白色沉淀物硫酸氧钛铵(ATS)经过滤后备用。(4)得到反应物含有硫酸氧钛铵(ATS)在110℃温度下烘干得到白色固体产物。

以上所述无水硫酸氧钛铵(ATS)是由取一定体积的3.5mol/h四氯化钛或硫酸钛加入硫酸铵，其中NH4∶Ti＝1∶0.5-2∶1.

所述的反应原料为四氯化钛，硫酸钛，硫酸氧钛，硫酸铵，偏太酸，钛酸丁酯其中的二种。

所述将[0007]配置得到的溶液加入(NH4)2＊SO4搅拌30分钟经过滤后在室温下静置72小时，得到大量的(NH4)2TiO(SO4)(ATS)

所述将[0009]过滤后在微波升温110℃下烘干，得到无水硫酸氧钛铵固体产物。

用上述得到的无水硫酸氧钛铵作为原料，将称重后的固体粉体置于微波炉中，升温至550℃-750℃，设置升温速率为5-10℃/min.待煅烧温度达到设置温度后保温5-8小时，然后自然冷却至室温，得到二氧化钛粉体末。

本反应的化学反应式为：(NH4)2TiO(SO4)2→TiO2+(NH4)2SO4+SO3↑

上述反应物无水硫酸氧钛铵的热分解反应主要是受温度的影响分解及成晶过程在受热550℃-750℃之间。另需5-8小时的保温反应时间内形成结晶体。

煅烧热源为微波炉或在马弗炉内完成，温度在于550-750℃.温升5-10℃/min.

上述反应需受热煅烧1-8小时，才能保证产品中不含硫酸根离子，而在700℃时仅需1小时就能全部分解，所成产品锐钛矿相的二氧化钛纳米单晶体粉末。

上述反应如经800℃热处理时锐钛形矿相开始相变，产品中开始出现金红石，数量约为5％左右，如在更高900℃温度下热处理，产品中金红石矿相约占70％左右。