專(zhuān)利名稱(chēng)：一種TiO₂/SiO₂復(fù)合粉體的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于納米材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種Ti02/Si02復(fù)合粉體的制備方法。
背景技術(shù)：
二氧化鈦具有無(wú)毒、無(wú)害、化學(xué)穩(wěn)定性高、不透明、白度和光澤度優(yōu)異及光催化活 性好等特點(diǎn)，是一種優(yōu)良的白色無(wú)機(jī)顏料和光催化劑，但由于二氧化鈦禁帶寬度大，需在近 紫外光下才能激發(fā)產(chǎn)生電子空穴對(duì)，對(duì)太陽(yáng)光利用率較小，且存在易聚集、易失活、難以回 收再利用等缺點(diǎn)。另外，由于二氧化鈦存在太強(qiáng)的光催化性，當(dāng)作為涂料使用時(shí)，易造成漆 膜黃變、粉化等現(xiàn)象，而Ti02/Si02復(fù)合粉體恰能改善這些缺陷，從而拓寬二氧化鈦的應(yīng)用。目前Ti02/Si02復(fù)合材料的制備方法包括溶膠-凝膠法、共沉淀法、化學(xué)氣相沉積 等?；瘜W(xué)氣相沉積法雖然具有周期短、成本較低等優(yōu)點(diǎn)，但其Ti02/Si02復(fù)合材料顆粒存在 粒徑分布較寬、不均勻、Si/Ti比不易控制以及組分難以混合均勻而導(dǎo)致產(chǎn)物化學(xué)組成不均 勻等缺點(diǎn)。傳統(tǒng)的溶膠-凝膠法的缺點(diǎn)在于成本較高、處理溫度較高、原始粒子容易團(tuán)聚長(zhǎng) 大。共沉淀法生產(chǎn)效率較低，產(chǎn)物不易分離控制，且雜質(zhì)較多。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種Ti02/Si02復(fù)合粉體的制備方法，該方法生 產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、周期短、設(shè)備簡(jiǎn)單，所制備的Ti02/Si02復(fù)合粉體為球狀顆粒，形狀規(guī)則、分散 性較好。本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)一種Ti02/Si02復(fù)合粉體的制備方法，包括以下步驟1)將去離子水和無(wú)水乙醇按1. 5 2 1的體積比配成乙醇溶液；然后按IOOml 乙醇溶液加入12 17g檸檬酸、2 3ml鈦酸丁酯和3. 5 5. 6g聚乙二醇的比例，配制混 合溶液；將混合溶液在80 90°C水浴蒸發(fā)到得到濕凝膠，然后將濕凝膠在130°C 140°C 下干燥發(fā)泡3 6h，形成干凝膠；再將干凝膠在600 900°C下煅燒2 6h后獲得TiO2亞 微米球；2)將檸檬酸溶于氨水中，氨水的量以能溶解檸檬酸為準(zhǔn)，然后按照正硅酸乙酯 檸檬酸=1 1.5 2的摩爾比加入正硅酸乙酯，攪拌使正硅酸乙酯溶解；待溶解后，再依 次加入氨水體積1/3 1/2的無(wú)水乙醇和檸檬酸質(zhì)量1/3 1/2的聚乙二醇，加熱到50 60°C攪拌使其完全溶解；用氨水調(diào)PH值至7.0 8. 0，得到溶膠A ；3)按照摩爾比為Si Ti = 1 5 7的比例，將TiO2亞微米球超聲分散于溶膠 A中，分散完成后在攪拌下80 90°C水浴蒸發(fā)直至得到濕凝膠B ；4)濕凝膠B在130 140°C干燥發(fā)泡3 5h后得到干凝膠，將干凝膠在600 700°C進(jìn)行恒溫煅燒，煅燒3 5h后取出，得到Ti02/Si02復(fù)合粉體。所述的氨水為體積濃度為25 28%的氨水。
所述的聚乙二醇的分子量為4000或6000。所述的濕凝膠在空氣氛圍下進(jìn)行干燥發(fā)泡。所述的干凝膠在空氣氛圍下進(jìn)行恒溫煅燒。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果本發(fā)明以鈦酸丁酯原料，以乙醇為溶劑，以檸檬酸為絡(luò)合劑，聚乙二醇為分散劑， 制成濕凝膠，再經(jīng)干燥、發(fā)泡、煅燒之后得到TiO2亞微米球；將TiO2亞微米球超聲分散在溶 膠A中，在攪拌下水浴蒸發(fā)、干燥、發(fā)泡的過(guò)程中使得含硅的干凝膠包覆于分散的TiO2亞微 米球表面，最后煅燒后制得Ti02/Si02復(fù)合粉體。所得的Ti02/Si02復(fù)合微球?yàn)榇笮?. 5 2μπι的完整球狀，TiO2為球狀顆粒的核心，3102復(fù)合在周?chē)纬蒚i02/Si02復(fù)合微球。而 且，所制備的Ti02/Si02復(fù)合粉體并不影響TiO2的催化作用，而由于顆粒周?chē)腟iO2的復(fù) 合，使得復(fù)合顆粒不易發(fā)生硬聚團(tuán)。另外，本發(fā)明Ti02/Si02復(fù)合粉體在此制備過(guò)程中不存在引入氯離子等雜質(zhì)，無(wú)需 抽濾清洗工藝以去除雜質(zhì)，可縮短制備周期；在制備中所使用的絡(luò)合物檸檬酸、聚乙二醇 及原料引入的均為有機(jī)物質(zhì)，在煅燒時(shí)可完全除去，而正硅酸乙酯、鈦酸丁酯將全部轉(zhuǎn)化產(chǎn) 物，所制備的Ti02/Si02復(fù)合粉體的純度高、分散性較好，顆粒大小均勻，形貌完整，成品率
尚O


圖1為本發(fā)明制備的Ti02/Si02復(fù)合微球的SEM照片，可以看出Ti02/Si02復(fù)合粉 體的顆粒為形貌完整的球形，顆粒大小為0. 5 2μπι。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述，所述是對(duì)本發(fā)明的解 釋而不是限定。實(shí)施例1一種Ti02/Si02復(fù)合粉體的制備方法，包括以下步驟1)將去離子水和無(wú)水乙醇按1. 5 1的體積比配成乙醇溶液；然后取IOOml乙醇 溶液加入12g檸檬酸、2ml鈦酸丁酯和3. 5g聚乙二醇，配制混合溶液；將混合溶液在80°C水浴蒸發(fā)直至到得到白色的濕凝膠，然后將濕凝膠在130°C下 干燥發(fā)泡6h，形成棕黑色的干凝膠；再將干凝膠在600°C下煅燒6h后獲得TiO2亞微米球；2)將檸檬酸192. 14g(lmol)溶于體積濃度為25 %的300ml氨水中，然后加入 0. 5mol的正硅酸乙酯，攪拌使正硅酸乙酯溶解；待溶解后，再依次加入IOOml的無(wú)水乙醇和 64. 05g的聚乙二醇(PEG4000)，加熱到50°C攪拌使其完全溶解；用氨水調(diào)PH值至8. 0，得到 溶膠A;3)按照摩爾比為Si Ti = I 5的比例，將TiO2亞微米球超聲分散于溶膠A中， 分散完成后，將溶膠A在攪拌下80°C水浴蒸發(fā)直至得到濕凝膠B ；4)濕凝膠B在130°C干燥發(fā)泡3h后得到干凝膠，將干凝膠在600°C進(jìn)行恒溫煅燒， 煅燒5h后取出，得到Ti02/Si02復(fù)合粉體。實(shí)施例2
一種Ti02/Si02復(fù)合粉體的制備方法，包括以下步驟1)將去離子水和無(wú)水乙醇按2 1的體積比配成乙醇溶液；然后取IOOml乙醇溶 液加入17g檸檬酸、3ml鈦酸丁酯和5. 6g聚乙二醇，配制混合溶液；將混合溶液在90°C水浴蒸發(fā)直至到得到白色的濕凝膠，然后將濕凝膠在140°C下 干燥發(fā)泡3h，形成棕黑色的干凝膠；再將干凝膠在900°C下煅燒2h后獲得TiO2亞微米球；2)將檸檬酸192. 14g(lmol)溶于體積濃度為28 %的300ml氨水中，然后加入 0. 67mol的正硅酸乙酯，攪拌使正硅酸乙酯溶解；待溶解后，再依次加入150ml的無(wú)水乙醇 和96. 07g的聚乙二醇(PEG4000)，加熱到60°C攪拌使其完全溶解；用氨水調(diào)PH值至7. 0， 得到溶膠A ；3)按照摩爾比為Si Ti = I 7的比例，將TiO2亞微米球超聲分散于溶膠A中， 分散完成后，將溶膠A在攪拌下90°C水浴蒸發(fā)直至得到濕凝膠B ；4)濕凝膠B在140°C干燥發(fā)泡5h后得到干凝膠，將干凝膠在700°C進(jìn)行恒溫煅燒， 煅燒3h后取出，得到Ti02/Si02復(fù)合粉體。實(shí)施例3一種Ti02/Si02復(fù)合粉體的制備方法，包括以下步驟1)將去離子水和無(wú)水乙醇按1. 6 1的體積比配成乙醇溶液；然后取IOOml乙醇 溶液加入15g檸檬酸、2. 5ml鈦酸丁酯和5. Og聚乙二醇，配制混合溶液；將混合溶液在85°C水浴蒸發(fā)直至到得到白色的濕凝膠，然后將濕凝膠在135°C下 干燥發(fā)泡5h，形成棕黑色的干凝膠；再將干凝膠在800°C下煅燒4h后獲得TiO2亞微米球；2)將檸檬酸192. 14g(lmol)溶于體積濃度為28 %的300ml氨水中，然后加入 0. 62mol的正硅酸乙酯，攪拌使正硅酸乙酯溶解；待溶解后，再依次加入120ml的無(wú)水乙醇 和80g的聚乙二醇(PEG4000)，加熱到60°C攪拌使其完全溶解；用氨水調(diào)PH值至7. 2，得到 溶膠A;3)按照摩爾比為Si Ti = 1 6的比例，將TiO2亞微米球超聲分散于溶膠A中， 分散完成后，將溶膠A在攪拌下82 °C水浴蒸發(fā)直至得到濕凝膠B ；4)濕凝膠B在132°C干燥發(fā)泡4h后得到干凝膠，將干凝膠在650°C進(jìn)行恒溫煅燒， 煅燒3. 5h后取出，得到Ti02/Si02復(fù)合粉體。實(shí)施例4一種Ti02/Si02復(fù)合粉體的制備方法，包括以下步驟1)將去離子水和無(wú)水乙醇按1. 8 1的體積比配成乙醇溶液；然后取IOOml乙醇 溶液加入16g檸檬酸、2. 2ml鈦酸丁酯和4. 5g聚乙二醇，配制混合溶液；將混合溶液在86°C水浴蒸發(fā)直至到得到白色的濕凝膠，然后將濕凝膠在138°C下 干燥發(fā)泡4h，形成棕黑色的干凝膠；再將干凝膠在680°C下煅燒3. 5h后獲得TiO2亞微米 球；2)將檸檬酸192. 14g(lmol)溶于體積濃度為25 %的300ml氨水中，然后加入 0. 55mol的正硅酸乙酯，攪拌使正硅酸乙酯溶解；待溶解后，再依次加入125ml的無(wú)水乙醇 和75g的聚乙二醇(PEG4000)，加熱到60°C攪拌使其完全溶解；用氨水調(diào)PH值至7. 4，得到 溶膠A;3)按照摩爾比為Si Ti = 1 6.5的比例，將TiO2亞微米球超聲分散于溶膠A
5中，分散完成后，將溶膠A在攪拌下85°C水浴蒸發(fā)直至得到濕凝膠B ；4)濕凝膠B在135°C干燥發(fā)泡3. 8h后得到干凝膠，將干凝膠在620°C進(jìn)行恒溫煅 燒，煅燒4. 5h后取出，得到Ti02/Si02復(fù)合粉體。實(shí)施例5一種Ti02/Si02復(fù)合粉體的制備方法，包括以下步驟1)將去離子水和無(wú)水乙醇按2 1的體積比配成乙醇溶液；然后取IOOml乙醇溶 液加入12. 5g檸檬酸、2. 4ml鈦酸丁酯和5. 2g聚乙二醇，配制混合溶液；將混合溶液在82°C水浴蒸發(fā)直至到得到白色的濕凝膠，然后將濕凝膠在133°C下 干燥發(fā)泡5h，形成棕黑色的干凝膠；再將干凝膠在720°C下煅燒4h后獲得TiO2亞微米球；2)將檸檬酸192. 14g(lmol)溶于體積濃度為25 %的300ml氨水中，然后加入 0. 50mol的正硅酸乙酯，攪拌使正硅酸乙酯溶解；待溶解后，再依次加入125ml的無(wú)水乙醇 和70g的聚乙二醇(PEG4000)，加熱到60°C攪拌使其完全溶解；用氨水調(diào)PH值至7. 6，得到 溶膠A;3)按照摩爾比為Si Ti = 1 5.5的比例，將TiO2亞微米球超聲分散于溶膠A 中，分散完成后，將溶膠A在攪拌下85 °C水浴蒸發(fā)直至得到濕凝膠B ；4)濕凝膠B在132°C干燥發(fā)泡3. 后得到干凝膠，將干凝膠在660°C進(jìn)行恒溫煅 燒，煅燒4h后取出，得到Ti02/Si02復(fù)合粉體。
權(quán)利要求
一種TiO2/SiO2復(fù)合粉體的制備方法，其特征在于，包括以下步驟1)將去離子水和無(wú)水乙醇按1.5～2∶1的體積比配成乙醇溶液；然后按100ml乙醇溶液加入12～17g檸檬酸、2～3ml鈦酸丁酯和3.5～5.6g聚乙二醇的比例，配制混合溶液；將混合溶液在80～90℃水浴蒸發(fā)到得到濕凝膠，然后將濕凝膠在130℃～140℃下干燥發(fā)泡3～6h，形成干凝膠；再將干凝膠在600～900℃下煅燒2～6h后獲得TiO2亞微米球；2)將檸檬酸溶于氨水中，氨水的量以能溶解檸檬酸為準(zhǔn)，然后按照正硅酸乙酯∶檸檬酸＝1∶1.5～2的摩爾比加入正硅酸乙酯，攪拌使正硅酸乙酯溶解；待溶解后，再依次加入氨水體積1/3～1/2的無(wú)水乙醇和檸檬酸質(zhì)量1/3～1/2的聚乙二醇，加熱到50～60℃攪拌使其完全溶解；用氨水調(diào)PH值至7.0～8.0，得到溶膠A；3)按照摩爾比為Si∶Ti＝1∶5～7的比例，將TiO2亞微米球超聲分散于溶膠A中，分散完成后在攪拌下80～90℃水浴蒸發(fā)直至得到濕凝膠B；4)濕凝膠B在130～140℃干燥發(fā)泡3～5h后得到干凝膠，將干凝膠在600～700℃進(jìn)行恒溫煅燒，煅燒3～5h后取出，得到TiO2/SiO2復(fù)合粉體。
2.如權(quán)利要求1所述的Ti02/Si02復(fù)合粉體的制備方法，其特征在于，所述的氨水為體 積濃度為25 28%的氨水。
3.如權(quán)利要求1所述的Ti02/Si02復(fù)合粉體的制備方法，其特征在于，所述的聚乙二醇 的分子量為4000或6000。
4.如權(quán)利要求1所述的Ti02/Si02復(fù)合粉體的制備方法，其特征在于，所述的濕凝膠在 空氣氛圍下進(jìn)行干燥發(fā)泡。
5.如權(quán)利要求1所述的Ti02/Si02復(fù)合粉體的制備方法，其特征在于，所述的干凝膠在 空氣氛圍下進(jìn)行恒溫煅燒。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種TiO2/SiO2復(fù)合粉體的制備方法，以乙醇為溶劑，以檸檬酸為絡(luò)合劑，聚乙二醇為分散劑，制成濕凝膠，再經(jīng)干燥、發(fā)泡、煅燒之后得到TiO2亞微米球；將TiO2亞微米球超聲分散在含SiO2的溶膠A中，在攪拌下水浴蒸發(fā)、干燥、發(fā)泡的過(guò)程中使得TiO2/SiO2兩者復(fù)合，最后煅燒后制得TiO2/SiO2復(fù)合粉體。本發(fā)明方法的制備周期短，所得的TiO2/SiO2復(fù)合微球?yàn)榇笮?.5～2μm的完整的球狀，純度和成品率高。
文檔編號(hào)C09C1/36GK101891974SQ201010232209
公開(kāi)日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2010年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月21日
發(fā)明者伍媛婷, 王秀峰 申請(qǐng)人:陜西科技大學(xué)