[发明专利]一种铝表面改性的金红石型纳米TiO2

说明书

一种铝表面改性的金红石型纳米TiO₂连续式制备方法，具体步骤为：(1)无水乙醇和水制成水‑乙醇混合物，调节pH；(2)分别将TiCl₄和水‑乙醇混合物注射至微通道混合器中进行反应，获得含有金红石型纳米TiO₂的悬浊液；(3)将得到的悬浊液与NaAlO₂溶液在微通道反应器中进行反应，获得含有铝表面改性的金红石型纳米TiO₂的悬浊液；(4)将得到的悬浊液进行过滤、烘干，即可得到目的产物。本发明方法将铝表面改性金红石型纳米TiO₂的制备过程与表面改性过程进行整合，极大的简化了工艺的复杂程度；合成过程均在微反应器和微混合器中进行，提高了合成过程的可控性。

技术领域

本发明属于材料制备领域，具体涉及一种铝改性纳米TiO₂的连续式制备方法。

背景技术

纳米TiO₂及其相关材料在国民经济的各个领域中获得了十分广泛的应用。由于未经改性的纳米TiO₂粉体容易团聚，在水中分散性较差。提高纳米TiO₂粉体在液相体系中分散性最常用的方法就是对其进行表面改性，经过表面改性后，可以大大提高纳米TiO₂粉体在水溶液中的稳定性，从而有效发挥其纳米颗粒的尺寸效应优势，获得高性能的产品。在诸多纳米TiO₂粉体表面改性手段中，铝表面改性是最常见的手段之一，这种方法是将TiO₂表面包裹一层含铝的化合物(氧化铝或氢氧化铝)，从而降低纳米TiO₂颗粒的表面能，从而有效改善其分散性。在传统的铝表面改性纳米TiO₂制备过程中，纳米TiO₂的合成过程与表明改性过程属于两个相互独立的过程。具体为，钛盐在经过水解后，形成偏钛酸中间体，偏钛酸中间体经过煅烧后，形成二氧化钛颗粒，二氧化钛颗粒经粉磨达到纳米尺度后，再进行表面改性。传统的生产过程存在以下弊端：(1)偏钛酸中间体需经高温煅烧后才能转变为金红石型纳米TiO₂，煅烧过程通常需要700℃以上的高温，能量消耗大；(2)煅烧后TiO₂颗粒团聚严重，需经粉磨至纳米尺寸，粉磨过程极大的增加了颗粒的表面能，进而使其更容易团聚。

综上，现有的铝表面改性纳米TiO₂材料制备过程分为TiO₂合成及表面改性两个过程，中间需经过中间体煅烧、TiO₂颗粒粉末等过程，产品制备过程较为复杂，能耗高。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种铝表面改性纳米金红石型纳米TiO₂的连续式制备方法，该方法将钛盐在微通道反应器中水解后直接进行表面改性过程，无需煅烧、粉磨等工序，极大的改善了铝表面改性纳米TiO₂的制备工艺复杂程度，降低了能量消耗。

一种铝表面改性的金红石型纳米TiO₂连续式制备方法，依次按以下步骤进行：

(1)将一定量的无水乙醇溶解在水中制成水-乙醇混合物，调节pH至2.0～5.0；

(2)利用精密注射泵分别将TiCl₄和调节好pH值的水-乙醇混合物以不同速率注射至微通道混合器中，使TiCl₄发生水解反应，获得含有金红石型纳米TiO₂的悬浊液；其中，TiCl₄和水-乙醇混合物的注射速率比为1：(10～20)；

(3)将得到的含有金红石型纳米TiO₂悬浊液与一定浓度的NaAlO₂溶液以相同速率注射，在微通道反应器中进行反应，获得含有铝表面改性的金红石型纳米TiO₂的悬浊液；