[发明专利]一种交联丝状结构的纳米TiO2

说明书

本发明属于无机纳米材料领域，公开了一种交联丝状结构的纳米TiO₂溶胶的合成方法和应用。该合成方法包括以下步骤：将钛酸四乙酯倒入聚乙二醇中混合均匀，再向其中加入水，搅拌使钛酸四乙酯水解，即得到交联网络结构的纳米TiO₂溶胶。本发明所得交联丝状纳米TiO₂直径3～5nm，长度100nm～150nm。丝状纳米TiO₂彼此缠绕，形成毛线团状聚集体。但由于团聚体的结构松散，且粒径小，使得比表面积增大的同时不会发生团聚，充分发挥纳米尺度的TiO₂的优势。在电子微器件、电池材料、催化等领域具有潜在的应用价值。

技术领域

本发明属于无机纳米材料领域，特别涉及一种交联丝状结构的纳米TiO₂溶胶的合成方法和应用。

背景技术

TiO₂俗称钛白，化学性质稳定，在一般情况下与大部分物质不发生反应。在自然界中TiO₂有三种结晶：板钛、锐钛矿和金红石型。工业上应用的TiO₂主要是锐钛矿和金红石型，广泛用于涂料、塑料、橡胶、油墨、纸张、化纤、陶瓷、日化、医药、食品等行业。纳米TiO₂具有很强的吸收紫外线能力，较好的热稳定性、化学稳定性和优良的光学、电学及力学等方面的特性，在催化剂载体、紫外线吸收剂、高效光敏催化剂、防晒护肤化妆品、塑料薄膜制品、水处理、精细陶瓷、生态陶瓷及气敏传感器元件等领域具有广泛和潜在的应用前景。

纳米TiO₂的制备方法主要有溶胶-凝胶法、水热法、水解法、沉淀法、气相沉积法等，其中溶胶-凝胶法的反应条件温和，制得的纳米TiO₂粒径小，分散性好，无团聚，具有较大的比表面积、较大的表面能和较大的曲度。目前使用溶胶-凝胶法制备纳米TiO₂时，常使用乙醇作为溶剂，以少量的钛酸丁酯为钛源，在搅拌足够长的时间后，得到低浓度的纳米TiO₂溶胶，再通过进一步的煅烧，得到纳米TiO₂粉末。在煅烧的过程中，不仅需要消耗大量的能源，且制得的TiO₂容易团聚，使得纳米TiO₂的粒径增大，比表面积、表面能降低，曲度减小。

纳米材料的聚集，是纳米材料目前未能有效解决的普遍问题。纳米材料的聚集，会降低纳米材料的良好分散性，减小纳米材料的比表面积，降低纳米材料的表面能。不能充分利用纳米材料的体积效应、表面效应和量子尺寸效应。限制了纳米材料在多个领域的应用。

目前，还没有采用聚乙二醇作为分散液制备交联丝状结构纳米TiO₂溶胶的报道。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种交联丝状结构的纳米TiO₂溶胶的合成方法。

本发明另一目的在于提供上述方法制备的交联丝状结构的纳米TiO₂溶胶。

本发明再一目的在于提供上述交联丝状结构的纳米TiO₂溶胶在催化反应领域以及电池的电解质领域中的应用，尤其是在催化葡萄糖转化为5-羟甲基糠醛中的应用。

本发明的目的通过下述方案实现：

一种交联丝状结构的纳米TiO₂溶胶的合成方法，其包括以下步骤：将钛酸四乙酯倒入聚乙二醇中混合均匀，再向其中加入水，搅拌使钛酸四乙酯水解以及使纳米TiO₂溶胶分布均匀，即得到交联丝状结构的纳米TiO₂溶胶。

所述的聚乙二醇为聚乙二醇200、聚乙二醇400、聚乙二醇600中的一种；优选为聚乙二醇200；