[发明专利]线状二氧化钛晶体的制备方法及设备

说明书

本发明涉及一种线状二氧化钛晶体的制备方法，包括如下步骤：将石英纤维进行破碎处理，放入碱液中加热沸腾第二预设时间，取出后在有机溶剂中清洗并烘干，得到第一石英纤维；将钛酸四丁酯溶于乙醇中，使包括尿素、去离子水和乙醇的第一混合溶液滴加于钛酸四丁酯溶液中，得到第二混合溶液；将第一石英纤维蘸入第二混合溶液后取出，退火处理得第二石英纤维；在封闭且具有第二预设温度的环境中，反应第三预设时间，得到线状二氧化钛晶体。本发明提供的线状二氧化钛晶体的制备方法具有反应条件温和、能耗较低以及产物结晶好和环境污染小的特点，能够较好地满足线状二氧化钛的生产需求。

技术领域

本发明涉及新材料制备方法及设备领域，特别是涉及一种线状二氧化钛晶体的制备方法及设备。

背景技术

二氧化钛(TiO₂)可以作为一种白色无机颜料，具有无毒、最佳的不透明性、最佳白度和光亮度，二氧化钛的吸附力强，不易起化学变化，广泛应用于涂料、塑料、造纸、印刷油墨、化纤、橡胶和化妆品等工业。另外，二氧化钛的熔点很高，也被用来制造耐火玻璃，釉料，珐琅、陶土、耐高温的实验器皿等。

相比于颗粒状二氧化钛，线状二氧化钛具有能够减少颗粒间的晶界，有利于载流子在长轴方向上的输运。在光催化领域，能够提高光催化效率。而在电池电极材料领域，线状长轴有利于电子的有效迁移，短轴则有利于锂、钠或钾离子的快速嵌入与嵌出过程，因此线状结构的二氧化钛具有更好的充放电性能。

现有技术中，二氧化钛可以通过溶胶-凝胶法、化学气相沉积法、阳极氧化法和模板法等方法制备，但是这些制备方法存在晶型受控程度不高或控制难度过大的问题，难以满足线状二氧化钛的生产需求。

发明内容

基于此，有必要针对上述提到的至少一个问题，提供一种线状二氧化钛晶体的制备方法及设备。

第一个方面，本申请提供了一种线状二氧化钛晶体的制备方法，包括如下步骤：

将石英纤维加热至第一预设温度并保温第一预设时间后冷却；

将所述加热后的石英纤维进行破碎处理，将破碎后的石英纤维放入碱液中加热沸腾第二预设时间，取出后在酮类有机溶剂和/或醇类有机溶剂中清洗并烘干，得到第一石英纤维；

将钛酸四丁酯溶于乙醇中，使包括尿素、去离子水和乙醇的第一混合溶液滴加于钛酸四丁酯溶液中，调整pH值至预设pH值，得到第二混合溶液；

将所述第一石英纤维蘸入所述第二混合溶液后取出，干燥后加热至第一预设温度进行退火处理，得第二石英纤维；

在所述第二石英纤维中加入钛酸丁酯和盐酸，在封闭且具有第二预设温度的环境中，反应第三预设时间，得到线状二氧化钛晶体。

在第一个方面的某些实现方式中，所述将石英纤维加热至第一预设温度并保温第一预设时间后冷却的步骤，包括：将所述石英纤维加热至140℃～180℃并保温第一预设时间，所述第一预设时间为0.8～1.2小时。

结合第一个方面和上述实现方式，在第一个方面的某些实现方式中，所述得到第一石英纤维的步骤，包括：

将所述加热后的石英纤维剪切至3～5cm，破碎后放入0.3～0.6mol/L的氢氧化钠溶液并加热至沸腾，所述第二预设时间为8～12分钟；

将所述石英纤维从所述氢氧化钠溶液中取出，在丙酮中超声清洗18～22分钟；

将清洗后的所述石英纤维再放入乙醇中超声清洗18～22分钟，烘干后得所述第一石英纤维。

结合第一个方面和上述实现方式，在第一个方面的某些实现方式中，所述得到第二混合溶液的步骤，包括：

将钛酸四丁酯与乙醇按照体积比1:22～1:26进行混合，得到钛酸四丁酯溶液；