[发明专利]一种蓝色二氧化钛的制备方法

说明书

本发明涉及一种蓝色二氧化钛的制备方法，属于化学及材料科学技术领域。本发明是将钛源与含氟有机化合物混合，然后在熔融盐中高温煅烧，一步法制得具有高度稳定的蓝色二氧化钛。本发明方法简单，不需要惰性气体保护，产率高，适合大规模工业化生产。

技术领域

本发明属于无机纳米光催化材料技术领域，特别涉及一种蓝色二氧化钛的制备方法。

背景技术

二氧化钛作为一种性能优良、化学性质稳定的半导体材料，被广泛应用于光催化剂、气体传感器、太阳能电池，在能源和环保领域具有广阔的应用。二氧化钛通常呈现白色，其禁带宽度为3.2eV，仅能被太阳光中的紫外光所激发，光转换效率较低。因此，拓展二氧化钛的光响应范围至可见光范围，成为了当前二氧化钛材料领域研究的热点。

目前，拓展二氧化钛可见光响应的技术包括金属/非金属掺杂、染料敏化以及Ti³⁺自掺杂方法，通过特出处理在二氧化钛内部引入氧空位，可以使二氧化钛转变为其他颜色，采用的方法包括高温氢化、金属粉还原，NaHB₄还原、真空还原等。例如，专利CN103962117A公开了一种颜色可调的二氧化钛制备方法，将金属氢化物与二氧化钛混合，在惰性气体保护下，经高温固相反应制得颜色从浅灰色经蓝色最终到黑色可调的二氧化钛。目前已报道的制备蓝色二氧化钛的方法操作复杂，不仅需要高温高压和惰性气体保护，而且得到蓝色二氧化钛不稳定，在空气中放置一段时间后颜色容易褪去，从而失去对可见光的响应能力。专利CN103553124A公开了以三氯化钛为原料，加入一定摩尔比的四氯化钛，同时以氟化钠为稳定剂，通过溶剂热法合成了稳定的蓝色二氧化钛纳米颗粒，其中的氟离子可以与Ti³⁺结合，使Ti³⁺不易被空气中的氧气氧化成Ti⁴⁺。但是NaF的存在能加剧四氯化钛的缩合，很难控制TiO2的形貌，并且氟离子仅仅在表面与晶体表面的Ti原子结合，往往造成光催化活性的降低。

本发明采用简单的熔融盐煅烧制备工艺，利用各种钛源制备蓝色二氧化钛，甚至可以将白色的二氧化钛转变为蓝色二氧化钛，该方法操作简便，成本低廉，具有大规模商品化生产前景。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中蓝色二氧化钛制备方法成本高、操作复杂、稳定性差的技术问题，提供一种操作简便、成本低廉的蓝色二氧化钛制备方法。

本发明的一种蓝色二氧化钛的制备方法，是将钛源与含氟有机化合物按一定比例混合，然后在熔融盐中高温煅烧，一步法制得具有高度稳定的蓝色二氧化钛。

本发明的一种蓝色二氧化钛的制备方法，包括以下几个步骤：

(1)将钛源与含氟有机化合物按一定比例混合均匀，得到混合物；

(2)将上述混合物与熔融盐研磨均匀，然后置于马弗炉中高温煅烧；

(3)冷却后，用水洗涤，除去熔融盐，得到蓝色二氧化钛。

本发明的一个优选技术方案是，所述的钛源为钛酸四正丁酯、钛酸四异丙酯、四氯化钛或白色二氧化钛粉末。

本发明的另一个优选技术方案是，所述的含氟有机化合物为三氟乙酸或三氟乙醇。

本发明的另又一个优选技术方案是，钛源与含氟有机物的摩尔比为1：0.1～1：20。

本发明的另又一个优选技术方案是，所述的熔融盐为LiCl/KCl共晶、LiNO₃/KNO₃共晶、KCl/NaCl共晶、AlCl₃/NaCl共晶或MgCl₂/KCl共晶。

本发明的另又一个优选技术方案是，煅烧温度为200～700℃，煅烧时间为0.5～10小时。