[发明专利]一种磁性二氧化钛中空微管的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料领域，具体涉及一种磁性二氧化钛中空微管的制备方法。

背景技术

无机空心结构粒子因具有高比表面积、低密度、表面渗透性好等特性，其内部空心可以容纳大量的客体分子，容易产生封装或包裹效应，使空心粒子在医药、化工、废水处理等领域存在着广阔的应用前景。二氧化钛是研究较多的一种精细无机多功能材料，也是重要的半导体、催化、陶瓷材料，又因其耐高温、无毒、耐化学腐蚀、光敏化等特性而被广泛应用于涂料、化妆品、油墨、造纸等领域。因此，制备无机空心二氧化钛具有重要的社会意义和实际应用价值；

目前制备空心粒子的常用方法有模板法，模板的种类主要有聚合物微球和无机物粒子。聚合物微球有聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯-甲基丙烯酸共聚物微球等，而无机物粒子有CaCO3、SiO2等。模板法制备空心粒子主要是以上述粒子为模板，以金属醇盐为前驱体，通过溶胶-凝胶的过程，吸附在模板表面，形成核壳结构，最后通过煅烧或溶解去掉模板核，得到空心结构粒子；

纳米二氧化钛由于处于原子簇和宏观物体交界的过渡状态，具有一系列独特的物理化学性能，其在涂料、催化剂载体、太阳能电池和光导体等领域有广泛的应用，在环保领域中二氧化钛常常用于催化降解处理水溶液中的有机污染物；

用磁铁可以吸引磁性粒子，磁性粒子表面可以赋予物理化学功能，当其在溶液中发生作用后，例如，吸附了溶液中的某种金属离子、有机化合物、蛋白质等后，用磁铁吸引就可以聚集磁性粒子，从溶液中分离出所吸附的物种，而不需要再进行沉淀、萃取等分离及纯化操作；

可以看出，磁性粒子和二氧化钛都具有一定的吸附性能，对于改善污水治理、净化环境等都具有一定的积极作用，然而目前还没有将磁性粒子与二氧化钛共混形成稳定中空复合材料的报道。

发明内容

本发明的目的就是提供一种磁性二氧化钛中空微管的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种磁性二氧化钛中空微管的制备方法，包括以下步骤：

（1）取10-12重量份的六水三氯化铁，加入到其重量2-3倍的乙二醇中，加入1.7-2重量份的γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，在50-60℃下保温搅拌1-2小时，得环氧化铁盐溶液；

（2）取30-34重量份的钛酸四丁酯，加入到其重量10-14倍的、50-65%的乙醇溶液中，搅拌均匀，加入3-5重量份的三羟甲基丙烷，超声30-40分钟，与上述环氧化铁盐溶液混合，加入0.1-0.2重量份的硫酸钙，升高温度为70-80℃，保温搅拌2-3小时，冷却至常温，得铁掺杂溶胶；

（3）取16-20重量份的针叶木纤维，送入到浓度为40-45%的氢氧化钠溶液中浸泡3-5小时，过滤，将沉淀水洗，在50-60℃下干燥，得碱纤维素；

（4）取上述铁掺杂溶胶，加入到其重量1-1.4倍的乙二醇中，搅拌均匀，加入6-7重量份的丙烯腈，常温搅拌10-20分钟，得腈化铁掺杂溶胶；

（5）取上述碱纤维素，加入到上述腈化铁掺杂溶胶中，搅拌均匀，升高温度为30-35℃，保温搅拌1-3小时，得氰乙基纤维铁盐溶胶；

（6）取10-14重量份的氨水，加入到上述氰乙基纤维铁盐溶胶中，送入到反应釜中，常温下搅拌2-3小时，调节反应釜温度为150-160℃，搅拌反应3-4小时，出料冷却，得磁性氰乙基纤维溶胶微管；

（7）取上述磁性氰乙基纤维溶胶微管，加入到其重量3-5倍的二甲基酰胺中，搅拌3-4小时，过滤，将沉淀水洗，真空200-300℃下干燥1-2小时，即得。

所述的氨水浓度为10-12%。

本发明的优点：

本发明首先采用环氧硅烷偶联剂的醇溶液处理铁盐，得环氧化铁盐溶液，然后与钛酸四丁酯为前驱体，通过三羟甲基丙烷处理，然后与环氧化铁盐溶液混合，在催化剂作用下将羟基与环氧基反应，得到铁掺杂溶胶，再将其分散到醇溶液中，加入丙烯腈，得到腈化铁掺杂溶胶，然后与碱纤维素混合反应，得到氰乙基纤维铁盐溶胶，再加入氨水，将钛酸四丁酯充分水解，然后在高温下进行水热反应，将得到的铁氧化物掺杂二氧化钛充分沉积到纤维表面，然后在二甲基酰胺中将纤维溶解，得到中空微管；

本发明通过采用中空结构，提高了电子传输效率以及对有机污染的光催化降解效果，制备工艺简单，合成的微球结构稳定，且不需要通过高温煅烧，即可得到中空微球，有效的降低了能耗，本发明的中空材料有望用于药物载体、催化剂、吸附等领域，对于改善污水治理，净化空气质量等都具有很好的促进效果。

具体实施方式