專利名稱：一步水熱法合成核殼型TiO的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及納米級(jí)核殼型復(fù)合粉體的制備方法，具體涉及一步水熱法合成核殼型TiO2/Al2O3納米粉體的制備方法。
背景技術(shù)：
納米二氧化鈦是一種附加值很高的功能精細(xì)無機(jī)材料。因其具備良好的耐候性、耐化學(xué)腐蝕性、抗紫外線能力強(qiáng)、透明性優(yōu)異等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于汽車面漆、感光材料、光催化劑、化妝品、食品包裝材料、陶瓷添加劑、氣體傳感器及電子材料等。但由于納米TiO2大的比表面積及較多的表面空鍵，在制備和應(yīng)用過程中極易發(fā)生團(tuán)聚，使其優(yōu)異的性能得不到充分的發(fā)揮。納米TiO2粉體經(jīng)過核殼改性后可成為一種新的功能材料，能夠充分發(fā)揮核殼兩種材料的協(xié)同效應(yīng)。
核殼結(jié)構(gòu)納米復(fù)合材料的傳統(tǒng)制備方法主要是溶膠-凝膠(Sol-Gel)技術(shù)與浸漬法、滾涂或噴涂法相結(jié)合，以及溶膠-凝膠技術(shù)與自組裝技術(shù)相結(jié)合。核殼型納米粉體材料的傳統(tǒng)制備工藝，基本上都是采用先制備好納米核粒再進(jìn)行包膜的工藝路線，而且都要經(jīng)過后期的晶化熱處理，因而工藝流程復(fù)雜、生產(chǎn)周期長(zhǎng)、制造成本高，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化有一定的局限性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種核殼型納米粉體的制備工藝，此工藝可進(jìn)一步控制團(tuán)聚的發(fā)生，獲得穩(wěn)定性更好、粒徑分布均勻、晶體發(fā)育良好的粉體。利用TiCl4溶液先和氨水沉淀，然后在適宜的pH值下同時(shí)滴加氨水和AlCl3溶液，獲得前驅(qū)物，再經(jīng)過過濾、洗滌、水熱反應(yīng)干燥制得。
本發(fā)明所述的一步水熱法合成核殼型TiO2/Al2O3納米粉體的制備方法，包括如下步驟首先以TiCl4溶液為原料滴加氨水，控制pH值8.5～9.0使溶液中的Ti4+沉淀完全，制得TiO2的前驅(qū)物Ti(OH)4；然后滴加AlCL3溶液到Ti(OH)4中，與此同時(shí)滴加氨水到Ti(OH)4中，調(diào)節(jié)pH值為8.8～9.5，在Ti(OH)4表面形成Al(OH)3包膜，獲得前驅(qū)物；前驅(qū)物以Ti(OH)4/Al(OH)3的形式置入高壓釜進(jìn)行水熱反應(yīng)，待水熱反應(yīng)完成后卸壓并過濾，再用無水乙醇進(jìn)行醇水交換，干燥得到TiO2/Al2O3納米粉體。
上述TiCl4溶液的濃度為0.2～0.3M，AlCL3溶液的濃度為0.5～1M，濃度為15％的氨水，水熱反應(yīng)溫度為240～260℃，水熱保溫時(shí)間為2～3小時(shí)。
本發(fā)明制得的核殼型納米復(fù)合粉體具有顆粒均勻、包膜厚度均勻適中，晶粒發(fā)育完整、團(tuán)聚程度輕?？梢院芎梅稚⒂谒酝苛现?。
本發(fā)明制得的核殼型納米復(fù)合粉體核殼質(zhì)量比約為4∶1，且殼是成膜包覆于核表面。
本發(fā)明可以通過水熱反應(yīng)一次得到核殼型納米粉體，且水熱溫度和水熱壓力較低。
本發(fā)明所得到的最終產(chǎn)物可以以粉末的形式提供，也可以用其它的形式提供，如膜等。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)1.實(shí)現(xiàn)從制備前驅(qū)體開始一步合成核殼型的納米粉體，縮短工藝流程，減少生產(chǎn)時(shí)間；2.合成的核殼型納米粉體具有純度高，粒度分布窄，晶粒組分和形態(tài)可控，團(tuán)聚程度輕，制得的產(chǎn)品殼層致密均勻等優(yōu)點(diǎn)；3.合成核殼型納米粉體不需要后期的晶化熱處理，可以減少后處理過程中因研磨、高溫煅燒帶來的不利因素；4.水熱法一步制備核殼型納米粉體復(fù)合材料易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化用該方法制備的核殼型TiO2/Al2O3納米粉體可以較好地分散于水性涂料中，從而對(duì)涂料進(jìn)行改性，獲得高附加值的涂料。
本發(fā)明采用水熱工藝所得粉體粒度可控、基本無團(tuán)聚，還具有操作流程簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。本發(fā)明采用水熱法制備得到的納米級(jí)核殼型復(fù)合粉體殼層是部分晶化的六方晶系A(chǔ)l2(OOH)2，該材料是納米銳鈦礦型TiO2。


圖1本發(fā)明產(chǎn)品不同pH條件下產(chǎn)品的XRD譜圖具體實(shí)施方式
本發(fā)明不受以下實(shí)施例限制。
實(shí)施例1稱取9克的四氯化鈦，加入去離子水配成0.2M的溶液，在控制150r/min的攪拌速度下以1-2滴/秒的速度滴加15％的氨水，控制pH值8.5使溶液中的Ti4+沉淀完全，得到Ti(OH)4沉淀并陳化0.5h；稱取6克AlCl3.6H2O到燒杯中，加入去離子水配成一定濃度的溶液，然后以1-2滴/秒的速度滴加到分散均勻的Ti(OH)4沉淀混濁液中，繼續(xù)進(jìn)行攪拌，與此同時(shí)以2-3滴/秒的速度滴加15％的氨水到混濁液中，調(diào)節(jié)pH值為8.8，并陳化一定時(shí)間后，抽濾并用去離子水洗滌數(shù)次直到用AgNO3檢測(cè)濾液沒有出現(xiàn)沉淀為止，此時(shí)抽濾得到的沉淀物為核殼型Ti(OH)4/Al(OH)3前驅(qū)物。前驅(qū)體加入一定量的去離子水，攪拌使其分散均勻，然后置入高壓釜內(nèi)水熱反應(yīng)，控制水熱溫度240℃、保溫2小時(shí)。待水熱反應(yīng)完成后卸壓并過濾，再用無水乙醇進(jìn)行醇水交換，最后在60℃烘箱中干燥3h得到最終產(chǎn)品納米TiO2/Al2O3。X-射線衍射圖見圖1中的a線。
實(shí)施例2稱取12克的四氯化鈦，加入去離子水配成0.25M的溶液，在控制150r/min的攪拌速度下以1-2滴/秒的速度滴加15％的氨水，控制pH值8.8使溶液中的Ti4+沉淀完全，得到Ti(OH)4沉淀并陳化0.5h；稱取7.5克AlCl3.6H2O到燒杯中，加入去離子水配成一定濃度的溶液，然后以1-2滴/秒的速度滴加到分散均勻的Ti(OH)4沉淀混濁液中，繼續(xù)進(jìn)行攪拌，與此同時(shí)以2-3滴/秒的速度滴加15％的氨水到混濁液中，調(diào)節(jié)pH值為9.2，并陳化一定時(shí)間后，抽濾并用去離子水洗滌數(shù)次直到用AgNO3檢測(cè)濾液沒有出現(xiàn)沉淀為止，此時(shí)抽濾得到的沉淀物為核殼型Ti(OH)4/Al(OH)3前驅(qū)物。前驅(qū)體加入一定量的去離子水，攪拌使其分散均勻，然后置入高壓釜內(nèi)水熱反應(yīng)，控制水熱溫度250℃、保溫2.5小時(shí)。待水熱反應(yīng)完成后卸壓并過濾，再用無水乙醇進(jìn)行醇水交換，最后在60℃烘箱中干燥3h得到最終產(chǎn)品納米TiO2/Al2O3。X-射線衍射圖見圖1中的b線。
實(shí)施例3稱取6克的四氯化鈦，加入去離子水配成0.3M的溶液，在控制150r/min的攪拌速度下以1-2滴/秒的速度滴加15％的氨水，控制pH值9.0使溶液中的Ti4+沉淀完全，得到Ti(OH)4沉淀并陳化0.5h；稱取5.1克AlCl3.6H2O到燒杯中，加入去離子水配成一定濃度的溶液，然后以1-2滴/秒的速度滴加到分散均勻的Ti(OH)4沉淀混濁液中，繼續(xù)進(jìn)行攪拌，與此同時(shí)以2-3滴/秒的速度滴加15％的氨水到混濁液中，調(diào)節(jié)pH值為9.5，并陳化一定時(shí)間后，抽濾并用去離子水洗滌數(shù)次直到用AgNO3檢測(cè)濾液沒有出現(xiàn)沉淀為止，此時(shí)抽濾得到的沉淀物為核殼型Ti(OH)4/Al(OH)3前驅(qū)物。前驅(qū)體加入一定量的去離子水，攪拌使其分散均勻，然后置入高壓釜內(nèi)水熱反應(yīng)，控制水熱溫度260℃、保溫3小時(shí)。待水熱反應(yīng)完成后卸壓并過濾，再用無水乙醇進(jìn)行醇水交換，最后在60℃烘箱中干燥3h得到最終產(chǎn)品納米TiO2/Al2O3。X-射線衍射圖見圖1中的c線。
權(quán)利要求
1.一種一步水熱法合成核殼型TiO2/Al2O3納米粉體的制備方法，其特征在于包括如下步驟首先以TiCl4溶液為原料滴加氨水，控制pH值8.5～9.0使溶液中的Ti4+沉淀完全，制得TiO2的前驅(qū)物Ti(OH)4；然后滴加AlCL3溶液到Ti(OH)4中，與此同時(shí)滴加氨水到Ti(OH)4中，調(diào)節(jié)pH值為8.8～9.5，在Ti(OH)4表面形成Al(OH)3包膜，獲得前驅(qū)物；前驅(qū)物以Ti(OH)4/Al(OH)3的形式置入高壓釜進(jìn)行水熱反應(yīng)，待水熱反應(yīng)完成后卸壓并過濾，再用無水乙醇進(jìn)行醇水交換，干燥得到TiO2/Al2O3納米粉體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一步水熱法合成核殼型TiO2/Al2O3納米粉體的制備方法，其特征在于上述TiCl4溶液的濃度為0.2～0.3M，AlCL3溶液的濃度為0.5～1M，濃度為15％的氨水，水熱反應(yīng)溫度為240～260℃，水熱保溫時(shí)間為2～3小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種一步水熱法合成核殼型TiO
文檔編號(hào)C04B35/10GK1850724SQ20061003548
公開日2006年10月25日 申請(qǐng)日期2006年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月16日
發(fā)明者鄧淑華, 黃慧民, 周立清, 劉志平, 歐得華 申請(qǐng)人:廣東工業(yè)大學(xué)