[发明专利]一种具有分级孔状结构的TiO2纳米粉体及其制备方法

摘要

本发明提供了一种用于光催化降级有机染料的TiO2纳米材料及其制备方法。本发明通过钛离子（Ti4+）与SA在水溶液中直接交联生成Ti‑SA凝胶，而后通过煅烧去除Ti离子间的SA，得到白色细滑且表面亲水的纯锐钛矿相TiO2粉体。该TiO2纳米材料由12~30nm的TiO2纳米晶体相互堆积构筑成分级孔状结构，其比表面积为150~156m2/g，孔隙率为20~22%，孔径分布范围3~32nm，平均孔径23nm，具有纯度高，制备方法的操作简单，过程可控，生产周期短等特点，且其对有机染料罗丹明B（RhB）的降解率最高可达到95.3%。

主权项

1.一种具有分级孔状结构的TiO2纳米粉体，其特征在于，所述的TiO2纳米粉体具有由纯的锐钛矿晶体堆积而成的孔状、分级结构，其平均晶粒尺寸为12~30nm，孔隙率为20~22%，孔径分布范围3~32nm，平均孔径为23nm，比表面积为50~156m2/g，该纳米粉体的制备方法包括以下步骤：（1）酸性溶剂的配制：将摩尔浓度为1mol/L的盐酸HCl滴入到去离子水中，得到pH=5的溶液A；（2）两组反应液的配制：取部分溶液A，将海藻酸钠加入其中，在50℃水浴锅中充分搅拌后得到浓度为0.5～3g/L的溶液B；再取部分溶液B，将硫酸钛Ti( SO4 )2溶于其中，得到摩尔浓度为0.1～0.8mol/L的溶液C；（3）反应体系的获得：将上述溶液B搅拌流加于上述溶液C中，得到混合反应体系D；（4）分级孔状骨架的固定：将上述混合反应体系D密封，并于25℃下静置24h，而后过滤分离出白色凝胶，该凝胶分别用去离子水和无水乙醇洗涤3遍后，再置于真空冷冻干燥机中干燥，得到干燥粉体，其真空度为350Pa；（5）具有分级多孔结构的TiO2纳米材料的制备：将上述真空冷冻干燥后得到的干燥粉体于马弗炉中，加热到400～800℃，并保温1～10h，遵循“高温短时，低温长时”的原则，得到分级孔状结构TiO2纳米材料。