專利名稱：一種非水體系硅摻雜納米銳鈦礦二氧化鈦合成的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于硅摻雜二氧化鈦的制備方法，具體地說(shuō)就是在非水體系 制備硅摻雜銳鈦礦的二氧化鈦。 技術(shù)背景作為半導(dǎo)體光催化劑之一的Ti02光催化材料是目前研究最多的一種 新型環(huán)境友好材料，光催化劑的性質(zhì)是光催化氧化過(guò)程中的關(guān)鍵因素。 Ti02的晶型、晶粒大小和粒徑、表面態(tài)等因素對(duì)其光催化性能都有較大 影響。表面積大的納米粒子由于其表面效應(yīng)和體積效應(yīng)，決定了它具有 很好的催化活性和選擇性。納米Ti02由于其量子尺寸效應(yīng)使其導(dǎo)帶和價(jià) 帶能級(jí)變成分立能級(jí)，能隙變寬，導(dǎo)帶電位變的更負(fù)，而價(jià)帶電位變的 更正，這意味著其具有更強(qiáng)的氧化和還原能力；又因?yàn)榧{米粒子的粒徑 小，光生載流子比粗顆粒更加容易從粒子內(nèi)部遷移到表面，明顯減小了 電子與空穴的復(fù)合幾率，也有利于提高光催化性能。因此，制備比表面 積大、粒徑小的Ti02已成為光催化領(lǐng)域研究的焦點(diǎn)。最近文獻(xiàn)報(bào)道硅摻雜的Ti02具有大的比表面和小的粒徑，在光催化 中表現(xiàn)出優(yōu)越的光催化能力。但是目前硅摻雜Ti02的制備主要是通過(guò)硅 和Ti的前驅(qū)體共水解來(lái)實(shí)現(xiàn)。這些方法由于要控制鈦前驅(qū)體的水解， 使得制備工藝很復(fù)雜，而且反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，得到的Ti02需要經(jīng)過(guò)高溫后 處理才能得到結(jié)晶好的Ti02。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的是提供一種工藝簡(jiǎn)單、無(wú)污染、產(chǎn)率高的硅慘雜銳鈦礦 Ti02的合成方法。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的利用硅和鈦的前驅(qū)體與有機(jī)酸為原 料，然后在反應(yīng)釜中加熱反應(yīng)一段時(shí)間，烘干后便可得到結(jié)晶很好的硅 摻雜銳鈦礦Ti02。 本發(fā)明方法如下用C1 C9有機(jī)酸、鈦酸四正丁酯和正硅酸乙酯為原料，有機(jī)酸與
鈦酸四正丁酯的摩爾比為2 20: 1，正硅酸乙酯與鈦酸四正丁酯的摩爾比為0.0廣2: 1，混合后轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中，在80 240 。C反應(yīng)8 24小 時(shí)，乙醇洗三 五次，然后在80 160。C烘干，即得硅摻雜銳鈦礦二氧 化鈦。如上所述的C1 C9有機(jī)酸為甲酸、醋酸、丙酸、正丁酸、異丁酸、 正戊酸、異戊酸、正己酸、2-乙基己酸、正庚酸、正辛酸、壬酸。 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)1. 整個(gè)制備過(guò)程在非水體系進(jìn)行，水解過(guò)程不需要控制；2. 工藝簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、反應(yīng)條件溫和、產(chǎn)率高；3. 反應(yīng)生成的副產(chǎn)物對(duì)環(huán)境無(wú)污染，副價(jià)值高；4. 得到的產(chǎn)品結(jié)晶度高，比表面積大，粒徑小。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1將甲酸與鈦酸四正丁酯以摩爾比為4: 1混合，后按照正硅酸乙酯 與鈦酸四正丁酯的摩爾比為2: 1在上述混合液中加入正硅酸乙酯，攪 拌混合后轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中，在120°C反應(yīng)12小時(shí)，將反應(yīng)物用乙醇洗 三次，然后在100。C烘干，即得到硅摻雜銳鈦礦二氧化鈦材料。 實(shí)施例2將醋酸與鈦酸四正丁酯以摩爾比為10: l混合，后按照正硅酸乙酯與鈦酸四正丁酯的摩爾比為0.5: 1在上述混合液中加入正硅酸乙酯，攪拌混合后轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中，在120 °C反應(yīng)12小時(shí)，將反應(yīng)物用乙醇 洗四次，然后在100。C烘干，即得到硅摻雜銳鈦礦二氧化鈦材料。 實(shí)施例3將正丁酸與鈦酸四正丁酯以摩爾比為.2: 1混合，后按照正硅酸乙 酯與鈦酸四正丁酯的摩爾比為0. 3: 1在上述混合液中加入正硅酸乙酯，攪拌混合后轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中，在160°C反應(yīng)14小時(shí)，將反應(yīng)物用乙醇 洗五次，然后在12(TC烘干，即得到硅摻雜銳鈦礦二氧化鈦材料。 實(shí)施例4將正己酸與鈦酸四正丁酯以摩爾比為8: 1混合，后按照正硅酸乙酯與鈦酸四正丁酯的摩爾比為0. 1: 1在上述混合液中加入正硅酸乙酯，
攪拌混合后轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中，在180 °C反應(yīng)12小時(shí)，將反應(yīng)物用乙醇洗三次，然后在160。C烘干，即得到硅摻雜銳鈦礦二氧化鈦材料。 實(shí)施例5將正辛酸與鈦酸四正丁酯以摩爾比為6: 1混合，后按照正硅酸乙 酯與鈦酸四正丁酯的摩爾比為0. 7: 1在上述混合液中加入正硅酸乙酯，攪拌混合后轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中，在200°C反應(yīng)10小時(shí)，將反應(yīng)物用乙醇 洗五次，然后在100。C烘干，即得到硅摻雜銳鈦礦二氧化鈦材料。 實(shí)施例6將壬酸與鈦酸四正丁酯以摩爾比為4: 1混合，后按照正硅酸乙酯 與鈦酸四正丁酯的摩爾比為0.3: 1在上述混合液中加入正硅酸乙酯，攪拌混合后轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中，在240 °C反應(yīng)12小時(shí)，將反應(yīng)物用乙醇 洗三次，然后在160。C烘干，即得到硅摻雜銳鈦礦二氧化鈦材料。 實(shí)施例7將壬酸與鈦酸四正丁酯以摩爾比為6: 1混合，后按照正硅酸乙酯與鈦酸四正丁酯的摩爾比為0.1: 1在上述混合液中加入正硅酸乙酯，攪拌混合后轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中，在200 °C反應(yīng)12小時(shí)，將反應(yīng)物用乙醇 洗五次，然后在140。C烘干，即得到硅摻雜銳鈦礦二氧化鈦材料。 實(shí)施例8將醋酸與鈦酸四正丁酯以摩爾比為20: l混合，后按照正硅酸乙酯與鈦酸四正丁酯的摩爾比為0.1: 1在上述混合液中加入正硅酸乙酯，攪拌混合后轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中，在20(TC反應(yīng)12小時(shí)，將反應(yīng)物用乙醇 洗三次，然后在140。C烘干，即得到硅摻雜銳鈦礦二氧化鈦材料。
權(quán)利要求
1、一種非水體系硅摻雜納米銳鈦礦二氧化鈦合成的方法，其特征在于包括如下步驟用C1～C9有機(jī)酸、鈦酸四正丁酯和正硅酸乙酯為原料，有機(jī)酸與鈦酸四正丁酯的摩爾比為2～20∶1，正硅酸乙酯與鈦酸四正丁酯的摩爾比為0.01~2∶1，混合后轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中，在80～240℃反應(yīng)8～24小時(shí)，乙醇洗三～五次，然后在80～160℃烘干，即得硅摻雜銳鈦礦二氧化鈦。
2、 如權(quán)利要求1所述的一種非水體系硅摻雜納米銳鈦礦二氧化鈦合成 的方法，其特征在于所述的C1 C9有機(jī)酸為甲酸、醋酸、丙酸、正丁 酸、異丁酸、正戊酸、異戊酸、正己酸、2-乙基己酸、正庚酸、正辛酸 或壬酸。
全文摘要
一種非水體系硅摻雜納米銳鈦礦二氧化鈦合成的方法是用C1～C9有機(jī)酸、鈦酸四正丁酯和正硅酸乙酯為原料，有機(jī)酸與鈦酸四正丁酯的摩爾比為2～20∶1，正硅酸乙酯與鈦酸四正丁酯的摩爾比為0.01~2∶1，混合后轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中，在80～240℃反應(yīng)8～24小時(shí)，乙醇洗三～五次，然后在80～160℃烘干，即得硅摻雜銳鈦礦二氧化鈦。本發(fā)明具有工藝簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、反應(yīng)條件溫和、產(chǎn)率高；得到的產(chǎn)品結(jié)晶度高，比表面積大，粒徑小的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C01G23/00GK101164897SQ200710139548
公開日2008年4月23日 申請(qǐng)日期2007年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月29日
發(fā)明者東 吳, 東 姜, 孫予罕, 耀 徐 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所