[发明专利]一种二氧化钛溶胶及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种二氧化钛溶胶及其制备方法。

背景技术

二氧化钛是目前最有前景的光催化剂，它具有强氧化性，可降解绝大部分的污染物质。当能量大于或等于能隙的光照射到半导体时，半导体颗粒吸收自然光，产生电子-空穴对。光致空穴和光致电子具有强氧化性和强还原性，将吸附在二氧化钛表面的H₂O、O₂等物质氧化还原成具有强氧化性和强还原性的自由基，进而氧化还原有机污染物质，从而达到降解污染物的目的。

目前，已知纳米二氧化钛有锐钛矿、金红石、板钛矿三种晶型，锐钛矿和金红石属于四方晶系，板钛矿属正方晶系。纳米二氧化钛化学性能稳定，常温下几乎不与其他化合物反应，不溶于水、稀酸，微溶于碱和热硝酸，不与空气中CO₂、SO₂、O₂等反应，具有生物惰性。纳米二氧化钛具有热稳定性，无毒性。

纳米二氧化钛的粒径小、比表面积大、表面活性中心多、催化效率高，且对环境不产生二次污染。因此被广泛地应用于各种技术领域。在有光照的情况下，纳米二氧化钛具有强的氧化性和超亲水性,可用于空气的净化、污水的处理、太阳能的利用、抗菌、杀毒及自清洁等领域，具有很好的实际应用价值。目前制备纳米二氧化钛的方法有磁控溅射法、化学气相沉积法、溶胶一凝胶法等，但磁控溅射法、化学气相沉积法具有设备要求高，工艺复杂，投资大等缺点，而溶胶-凝胶法多采用醇盐制备，价格颇为昂贵，即使采用水相制备，效果难以保持稳定。

目前现有技术制备的二氧化钛溶胶仍然还存在生产成本较高，工艺流程复杂操作繁琐，光催化效果不理想，特别是对有机染料的降解，其中包括亚甲基蓝、罗丹明B、甲基橙等有机染料的降解效果均不理想，同时也较难实现大规模生产。

发明内容

本发明第一目的在于提供一种二氧化钛溶胶。

本发明另一目的在于提供上述二氧化钛溶胶的制备方法。

本发明的目的是通过如下技术措施实现的：

一种二氧化钛溶胶，其特征在于：所述二氧化钛溶胶由锐钛矿型二氧化钛和无定形二氧化钛组成，为梭子状结构、颗粒粒径为7～12nm左右；比表面积较大、光催化效率较高，且对环境不产生二次污染，制备二氧化钛溶胶长期保持稳定和良好的光催化效果，利于后续二氧化钛掺杂工艺以及其他应用。

发明人在发明过程中发现，制备过程中，选择无水乙醇与去离子水组成的混合溶剂来溶解四氯化钛，配合特定的搅拌转速，再配合后续特定的后续处理步骤，可以使得本发明二氧化钛溶胶的光催化效果优异，特别适用于有机染料包括亚甲基蓝、罗丹明B、甲基橙等的降解，上述二氧化钛溶胶的制备方法，其特征在于，它是按如下步骤制得的：

1.在0℃的低温条件下，将四氯化钛加入无水乙醇与去离子水组成的混合溶剂中，搅拌，搅拌转速为300～1000r/min，得到混合溶液；

2.在混合溶液中滴加氨水调节混合溶液的pH值至中性，得到白色沉淀；

3.将白色沉淀离心、并用去离子水洗涤，直至未含有氯离子；

4.取步骤3中洗涤后的白色沉淀，加入双氧水和去离子水，随后置于温度为70～100℃条件下冷凝回流1～4h进行，得到透明浅黄色二氧化钛溶胶。

进一步，一种二氧化钛溶胶的制备方法，其特征在于，步骤1中所述四氯化钛、乙醇、去离子水的体积比为1～5：3～5：3～30。

进一步，一种二氧化钛溶胶的制备方法，其特征在于，步骤1中所述无水乙醇的质量浓度为99.7％。

进一步，一种二氧化钛溶胶的制备方法，其特征在于，步骤2中所述氨水的质量浓度为25％～28％。

进一步，一种二氧化钛溶胶的制备方法，其特征在于，步骤2中所述氨水加入量与四氯化钛需满足体积比为3～12:1～3。

进一步，一种二氧化钛溶胶的制备方法，其特征在于，步骤4中所述双氧水的质量浓度为30％。

进一步，一种二氧化钛溶胶的制备方法，其特征在于，步骤4中所述双氧水和去离子水的加入量与四氯化钛的体积比为8～12：100～150：1～5。

本发明具有如下的有益效果：