[发明专利]一种TiO2

说明书

本发明涉及一种TiO₂纳米材料、其制备方法和用途。所述TiO₂纳米材料的制备方法包括如下步骤：(1)将水、盐酸溶液和氯化钛水溶液混合，得到混合材料；(2)将所述混合材料与双氧水混合，得到反应前驱体；(3)将所述反应前驱体进行水热反应，得到TiO₂纳米材料。本发明所述TiO₂纳米材料为金红石型，其尺寸大小均匀、单分散性好、结晶性好、产品纯度高，且在紫外光与太阳光下具有较高光催化活性，能有效降解有机染料，光解水制氢。本发明制备方法操作简单、环境友好，反应条件温和、能耗低，更有利于实际应用。

技术领域

本发明属于无机纳米材料制备技术领域，具体涉及一种TiO₂纳米材料、其制备方法和用途。

背景技术

纳米TiO₂是当今研究的热点，并与其它纳米材料一起被誉为“21世纪最有前途的材料”。纳米TiO₂吸收和散射紫外线能力强，使其成为优良的紫外线屏蔽剂，可用于防晒护肤品、涂料等领域。纳米TiO₂的光催化活性高，在环境污染物降解和抗菌自洁等领域具有重要应用价值。纳米TiO₂还具有光电转换性能，可作为光电电池材料，在太阳能转换方面显示巨大的应用潜力。

晶型不同的TiO₂纳米颗粒，表现出来独特的物理和化学特性。相比锐钛矿，人们对金红石型TiO₂的研究是很少的。原因如下：目前，常见水热法合成的金红石纳米TiO₂颗粒，其形貌不规则、尺寸大小不均匀、分散性差、团聚严重，这大大降低了纳米TiO₂的稳定性和光催化活性。有研究者采用表面修饰的方法来提高金红石纳米TiO₂颗粒的分散性和稳定性，但操作繁琐、收效甚微。因此，制备均匀稳定、单分散性好的金红石TiO₂单晶材料具有重要意义。

CN108455665A公开了一种连续反应制备金红石型纳米二氧化钛的方法，属于无机纳米材料领域。所述方法包括如下步骤：(1)四氯化钛溶液与氢氧化钠溶液在连续中和罐反应生成白色浆料，流入中和料储槽；(2)然后分批进入胶溶罐，通过胶溶反应制得金红石相二氧化钛浆料，经板框过滤、洗涤，然后经干燥，研磨得到金红石型纳米二氧化钛粉末；(3)当前批次金红石相二氧化钛浆料流入板框，即将下一批次白色浆料放进胶溶罐，重复(2)的操作，连续制备金红石型纳米二氧化钛粉末。但该方案流程稍繁琐，所得产品结晶性稍差。

CN1172856C公开了一种通过亚稳态氯化法生产金红石型纳米二氧化钛的方法以及由此得到的金红石型纳米二氧化钛。所述方法包括如下步骤：(1)水解反应：在选自氢氧化铵、氢氧化钠或氢氧化钾的碱存在下将四氯化钛原料水解得到含白色沉淀的混合液体；(2)溶胶-凝胶反应：在步骤(1)所得混合液体中加入酸性物质，使白色沉淀溶解，形成均匀的反应溶液，然后在50～150℃的温度下加热使液体缓慢蒸发，形成溶胶-凝胶，其中酸性物质选自盐酸、硫化铵、亚硫酸、氯化亚锡、亚硫酸钠、亚硫酸钾、亚硫酸氢钠、亚硫酸氢钾、亚硝酸钠或连二亚硫酸钠；(3)过滤洗涤：过滤并用水反复洗涤步骤(2)所得产物，直至pH为6～8；(4)干燥：将步骤(3)所得产物在-30℃至30℃的温度和5～15mmHg的真空度下干燥，得到自成微粒体系的亚稳态二氧化钛前驱体；(5)高温煅烧：将步骤(4)所得前驱体在200～1000℃的温度下煅烧5分钟～6小时。但是该方案合成步骤稍繁琐，高温煅烧后的样品在水相中分散性下降，都将损失产品实际应用中的经济效益和性能。

因此，本领域需要开发一种新的金红石TiO₂纳米材料的制备方法，利用此方法得到的金红石TiO₂纳米材料形貌规则、均匀稳定、结晶性好且具有高光催化活性，有利于实际应用。

发明内容