一種荷電性銳鈦礦型二氧化鈦納米粒子及其低溫制備方法
【專利摘要】一種荷電性銳鈦礦型二氧化鈦納米粒子及其低溫制備方法，屬于納米材料【技術領域】。將無機鈦鹽與陽離子聚電解質(zhì)或陰離子聚電解質(zhì)溶解于水中混合均勻，滴加至堿性溶液中，反應得到白色沉淀物；將沉淀物分散于酸溶液中，超聲并回流，分離并用無水乙醇洗滌，然后干燥。所得產(chǎn)品在水溶液中其電量保持較好并且顯示良好的光催化性能。
【專利說明】一種荷電性銳鈦礦型二氧化鈦納米粒子及其低溫制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及二氧化鈦納米粒子及其制備方法，具體涉及ー種表面荷電的銳鈦礦型二氧化鈦納米粒子及其低溫制備方法，屬于納米材料【技術領域】。
【背景技術】
[0002]納米TiO2材料是ー種高效節(jié)能的光催化功能材料，因其具有無毒、光化學性質(zhì)穩(wěn)定、光催化效果好、可重復使用等優(yōu)點被廣泛應用于低濃度廢水處理、貴金屬回收、空氣凈化以及涂料表面自潔等領域，這種材料在紫外光甚至可見光照射下可以降解多種環(huán)境污染物，還具有光誘導親水性的特點。TiO2主要以金紅石型、銳鈦礦型和板鈦礦型三種晶體結(jié)構(gòu)存在于自然界中，其中金紅石型和銳鈦礦型TiO2具有較高的催化活性，尤以銳鈦礦型光催化活性最佳。
[0003]目前，制備二氧化鈦納米顆粒的方法很多，其中化學方法主要包括氣相法和液相法。專利CN1736878A、CN1810653A報導的氣相法制備的二氧化鈦納米粒子可實現(xiàn)其エ業(yè)化生產(chǎn)，但所用設備復雜、成本高；專利CN102320655A和CN101671052A采用溶膠-凝膠法制備二氧化鈦納米粒子，其原料成本較高，且需要二次水解、高溫焙燒等過程，エ藝復雜；專利CN103011273A采用水熱法制備納米片狀球形銳鈦礦二氧化鈦，但需要在160~200°C進行晶化反應；專利CN102120612A報導了一種將鈦源酸溶液加入含陰離子表面活性劑的無機堿分散溶液中，反應后，離心分離得到銳鈦礦型二氧化鈦，所用的陰離子表面活性劑僅是為了減少二氧化鈦的團聚；專利CN101890343A通過過量的烷基胺化物修飾TiO2納米晶，不需高溫焙燒，其エ藝簡單，操作方便，但所用的表面修飾劑二こ胺、三こ胺、丙胺等，均對人體健康有毒副作用，且溶劑不易回收，對環(huán)境造成不良影響。以上技術雖然都得到結(jié)構(gòu)或性能良好的二氧化鈦，但均未給出其表面荷電性變化。專利CN102430370A報導的用于電泳顯示的二氧化鈦粒子是在有機溶 劑中通過陰離子表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉或十二烷基硫酸鈉，以及陽離子表面活性劑十六烷基三甲基氯化銨修飾得到，在水溶液中難以保持其荷電性。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供了一種荷電性銳鈦礦型二氧化鈦納米粒子及其低溫制備方法。
[0005]本發(fā)明提供的荷電性銳鈦礦型二氧化鈦納米粒子及其低溫制備方法是基于附圖1的流程圖實現(xiàn)的，包括以下步驟:
[0006]I)無機鈦鹽/聚電解質(zhì)溶液的配制；2)沉淀過程；3)膠溶過程；4)純化、干燥過程。
[0007]—種荷電性銳鈦礦型二氧化鈦納米粒子及其低溫制備方法，通過以下具體方案實現(xiàn):
[0008]步驟I)無機鈦鹽/聚電解質(zhì)溶液的配制[0009]將無機鈦鹽配成0.2mol/L~0.4mol/L的水溶液，在充分攪拌下將陽離子聚電解質(zhì)或陰離子聚電解質(zhì)溶解于該無機鈦溶液中。無機鈦鹽和聚電解質(zhì)的質(zhì)量比為1:0.01~1:0.15,繼續(xù)充分攪拌，使其混合均勻；
[0010]步驟2)沉淀過程
[0011]將步驟(1)得到的2~5質(zhì)量份的無機鈦鹽/聚電解質(zhì)溶液在攪拌條件下滴加至I~3質(zhì)量份的0.5~2.5wt%堿性溶液中，沉淀反應30~120min后,離心分離,得到白色沉淀物；
[0012]步驟3)膠溶過程
[0013]將步驟(2)得到的白色沉淀物分散于0.01~0.3mol/L的酸溶液中，超聲分散0.5~1.5h,然后在攪拌下于35~105°C回流I~5h ;
[0014]步驟4)純化、干燥過程
[0015]將步驟(3)獲得的產(chǎn)物離心分離，用無水こ醇充分洗滌，然后將該沉淀物置于烘箱在30~80°C下干燥，即得到荷電性的銳鈦礦型納米Ti02。
[0016]進ー步的，所述的陽離子聚電解質(zhì)包括聚二乙烯丙基氯化銨(PDDA)、聚乙烯亞胺(PEI)、聚乙烯基胺(PVA)、殼聚糖(CS);所述的陰離子聚電解質(zhì)包括聚苯乙烯磺酸鈉(PSS )、聚丙烯酸鈉(PAA)、木質(zhì)素磺酸鈉(SLS )、木質(zhì)素磺酸鈣(CLS )、海藻酸鈉(SA)。采用陽離子聚電解質(zhì)則產(chǎn)品帶正電荷，若采用陰離子聚電解質(zhì)則產(chǎn)品帶負電荷。
[0017]進ー步的，所述的 無機鈦鹽為硫酸鈦、硫酸氧鈦、四氯化鈦中的一種或幾種的混
ム
ロ o
[0018]進ー步的，所述的堿性溶液為六次甲基四肢溶液、氨水溶液中的ー種。
[0019]進ー步的，所述的酸溶液為硝酸、冰こ酸中的ー種。
[0020]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0021]本發(fā)明是在常壓低溫條件下制得銳鈦礦型二氧化鈦納米顆粒，エ藝簡単，能耗低，且制備過程中沒有有機溶劑，環(huán)境友好。采用大分子陽、陰離子聚電解質(zhì)使二氧化鈦納米粒子表面荷正電或者荷負電，如附圖4、5所示，其表面荷電量較高，且在水溶液中其電量保持較好。同時，采用本發(fā)明制備的荷電性銳鈦礦型二氧化鈦還顯示良好的光催化性能，如附圖6所示，在紫外光的照射下使1.0X10 —4被％濃度的羅丹明B溶液在300~400min內(nèi)完全降解。同吋，因本發(fā)明專利的二氧化鈦粒子荷電，不僅能與染料分子之間產(chǎn)生靜電吸附作用力，而且容易從光催化反應體系分離。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明技術的流程圖。
[0023]圖2本發(fā)明得到的納米二氧化鈦粉體的X射線(XRD)圖；
[0024](a)實施例7，(b)實施例3，(C)實施例6)；
[0025]圖3實施例3制備的納米二氧化鈦粉體的掃描電鏡(SEM)圖像。()
[0026]圖4所制備納米二氧化鈦粉體的荷正電電位變化；
[0027]實施例1、實施例2、實施例3、實施例7、實施例8 ；
[0028]圖5所制備納米二氧化鈦粉體的荷負電電位變化；
[0029]實施例4、實施例5、實施例7、實施例9、實施例12 ；[0030]圖6實施例1所制備納米二氧化鈦粉體對羅丹明B的降解曲線。
【具體實施方式】
[0031]以下結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進ー步說明，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述實施方案。
[0032]實施例1
[0033]I)將2.4g的硫酸鈦Ti (SO4)2溶于50mL水中，配成0.2mol/L的硫酸鈦溶液。在充分攪拌條件下，將0.024g陽離子聚電解質(zhì)聚乙烯亞胺(PEI)溶解于該Ti (SO4)2溶液中，硫酸鈦Ti (SO4)2和聚乙烯亞胺(PEI)的質(zhì)量比為1:0.01，繼續(xù)攪拌0.5h使其混合均勻；
[0034]2)將步驟(1)得到的2份質(zhì)量的Ti (SO4)2/PEI溶液在攪拌條件下滴加至1份質(zhì)量0.5wt%的六次甲基四胺溶液中，沉淀反應30min后,離心分離,得到白色沉淀物；
[0035]3)將步驟(2)得到的白色沉淀物分散于0.01mol/L的硝酸溶液中，超聲分散0.5h，然后在攪拌下于35°C回流5h;
[0036]4)將步驟(3)得到的產(chǎn)物離心分離，用無水こ醇充分洗滌，然后將該沉淀物置于烘箱，在30°C下干燥，得到白色二氧化鈦粉。
[0037]由X-射線衍射分析該二氧化鈦粉末的晶型為銳鈦礦型，TiO2的晶粒粒徑約為
3.86nm。Zeta電位測定結(jié)果可知該TiO2荷正電，當TiO2在水溶液中濃度為2 X 10— 4g/L吋，Zeta 電位為 10.89mv0 [0038]實施例2
[0039]I)將4.8g的硫酸鈦Ti (SO4)2溶于50mL水中，配成0.4mol/L的硫酸鈦溶液。在充分攪拌條件下，將0.72g陽離子聚電解質(zhì)聚乙烯亞胺(PEI)溶解于該Ti (SO4)2溶液中，硫酸鈦Ti (SO4)2和聚乙烯亞胺(PEI)的質(zhì)量比為1:0.15，繼續(xù)攪拌0.5h使其混合均勻；
[0040]2)將步驟(1)得到的5份質(zhì)量的Ti (SO4)2/PEI溶液在攪拌條件下滴加至3份質(zhì)量2.5wt%的六次甲基四肢溶液中，沉淀反應120min后，離心分離，得到白色沉淀物；
[0041]3)將步驟(2)得到的白色沉淀物分散于0.3mol/L的硝酸溶液中，超聲分散1.5h，然后在攪拌下于105°C回流Ih ；
[0042]4)將步驟(3)得到的產(chǎn)物離心分離，用無水こ醇充分洗滌，然后將該沉淀物置于烘箱，在80°C下干燥，得到白色二氧化鈦粉。
[0043]由X-射線衍射分析該二氧化鈦粉末的晶型為銳鈦礦型，TiO2的晶粒粒徑約為
6.88nm。Zeta電位測定結(jié)果可知該TiO2荷正電，當TiO2在水溶液中濃度為2 X 10— 4g/L吋，Zeta 電位為 25.1Omv0
[0044]實施例3
[0045]I)將3.6g的硫酸鈦Ti (SO4)2溶于50mL水中，配成0.3mol/L的硫酸鈦溶液。在充分攪拌條件下，將0.18g陽離子聚電解質(zhì)聚乙烯亞胺(PEI)溶解于該Ti (SO4)2溶液中，硫酸鈦Ti (SO4)2和聚乙烯亞胺(PEI)的質(zhì)量比為1:0.05，繼續(xù)攪拌0.5h使其混合均勻；
[0046]2)將步驟(1)得到的3份質(zhì)量的Ti (SO4)2/PEI溶液在攪拌條件下滴加至2份質(zhì)量lwt%的六次甲基四肢溶液中，沉淀反應SOmin后，離心分離，得到白色沉淀物；
[0047]3)將步驟(2)得到的白色沉淀物分散于0.15mol/L的硝酸溶液中，超聲分散lh，然后在攪拌下于50°C回流2h;[0048]4)將步驟(3)得到的產(chǎn)物離心分離，用無水こ醇充分洗滌，然后將該沉淀物置于烘箱，在50°C下干燥，得到白色二氧化鈦粉。
[0049]由X-射線衍射分析該二氧化鈦粉末的晶型為銳鈦礦型，如圖2(b)所示，TiO2的晶粒粒徑約為5nm。Zeta電位測定結(jié)果可知該TiO2荷正電，當TiO2在水溶液中濃度為2 X 10 一4g/L 時，Zeta 電位為 15.05mv
[0050]實施例4
[0051]I)將2.4g的硫酸鈦Ti (SO4)2溶于50mL水中，配成0.2mol/L的硫酸鈦溶液。在充分攪拌條件下，將0.024g陰離子聚電解質(zhì)聚苯乙烯磺酸鈉(PSS)溶解于該Ti (SO4)2溶液中，硫酸鈦Ti (SO4)2和聚苯乙烯磺酸鈉(PSS)的質(zhì)量比為1:0.01，繼續(xù)攪拌0.5h使其混合均勻； [0052]2)將步驟(1)得到的2份質(zhì)量的Ti (SO4)2/PSS溶液在攪拌條件下滴加至1份質(zhì)量0.5wt%的六次甲基四胺溶液中，沉淀反應30min后,離心分離,得到白色沉淀物；
[0053]3)將步驟(2)得到的白色沉淀物分散于0.01mol/L的硝酸溶液中，超聲分散0.5h，然后在攪拌下于35°C回流5h;
[0054]4)將步驟(3)得到的產(chǎn)物離心分離，用無水こ醇充分洗滌，然后將該沉淀物置于烘箱，在30°C下干燥，得到白色二氧化鈦粉。
[0055]由X-射線衍射分析該二氧化鈦粉末的晶型為銳鈦礦型，TiO2的晶粒粒徑約為4.9nm。Zeta電位測定結(jié)果可知該TiO2荷負電，當TiO2在水溶液中濃度為2X10 —4g/L吋，Zeta 電位為一18.84mVo
[0056]實施例5
[0057]I)將4.8g的硫酸鈦Ti (SO4)2溶于50mL水中，配成0.4mol/L的硫酸鈦溶液。在充分攪拌條件下，將0.72g陰離子聚電解質(zhì)聚苯乙烯磺酸鈉(PSS)溶解于該Ti (SO4)2溶液中，硫酸鈦Ti (SO4)2和聚苯乙烯磺酸鈉(PSS)的質(zhì)量比為1:0.15，繼續(xù)攪拌0.5h使其混合均勻；
[0058]2)將步驟(1)得到的5份質(zhì)量的Ti (SO4)2/PSS溶液在攪拌條件下滴加至3份質(zhì)量2.5wt%的六次甲基四肢溶液中，沉淀反應120min后，離心分離，得到白色沉淀物；
[0059]3)將步驟(2)得到的白色沉淀物分散于0.3mol/L的硝酸溶液中，超聲分散1.5h，然后在攪拌下于105°C回流Ih ；
[0060]4)將步驟(3)得到的產(chǎn)物離心分離，用無水こ醇充分洗滌，然后將該沉淀物置于烘箱，在80°C下干燥，得到白色二氧化鈦粉。
[0061]由X-射線衍射分析該二氧化鈦粉末的晶型為銳鈦礦型，TiO2的晶粒粒徑約為6.4nm。Zeta電位測定結(jié)果可知該TiO2荷負電，當TiO2在水溶液中濃度為2X10 —4g/L吋，Zeta 電位為一39.8Imv0
[0062]實施例6
[0063]I)將3.6g的硫酸鈦Ti (SO4)2溶于50mL水中，配成0.3mol/L的硫酸鈦溶液。在充分攪拌條件下，將0.18g陰離子聚電解質(zhì)聚苯乙烯磺酸鈉(PSS)溶解于該Ti (SO4)2溶液中，硫酸鈦Ti (SO4)2和聚苯乙烯磺酸鈉(PSS)的質(zhì)量比為1:0.05，繼續(xù)攪拌0.5h使其混合均勻；
[0064]2)將步驟(1)得到的3份質(zhì)量的Ti (SO4)2/PSS溶液在攪拌條件下滴加至2份質(zhì)量lwt%的六次甲基四肢溶液中，沉淀反應SOmin后，離心分離，得到白色沉淀物；
[0065]3)將步驟(2)得到的白色沉淀物分散于0.15mol/L的硝酸溶液中，超聲分散lh，然后在攪拌下于50°C回流2h;
[0066]4)將步驟(3)得到的產(chǎn)物離心分離，用無水こ醇充分洗滌，然后將該沉淀物置于烘箱，在50°C下干燥，得到白色二氧化鈦粉。
[0067]由X-射線衍射分析該二氧化鈦粉末的晶型為銳鈦礦型，如圖2 (C)所示，TiO2的晶粒粒徑約為5.lnm。Zeta電位測定結(jié)果可知該TiO2荷負電，當TiO2在水溶液中濃度為2X10 —4g/L 時，Zeta 電位為一23.9Imv
[0068]實施例7 (對比例)
[0069]I)將2.4g的硫酸鈦Ti (SO4)2溶于50mL水中，配成0.2mol/L的硫酸鈦溶液。在充分攪拌條件下，使其混合均勻；
[0070]2)將步驟(1)得到的2份質(zhì)量的Ti (SO4)2溶液在攪拌條件下滴加至1份質(zhì)量2.5wt%的六次甲基四胺溶液中，沉淀反應30min后,離心分離,得到白色沉淀物；
[0071]3)將步驟(2)得到的白色沉淀物分散于0.3mol/L的硝酸溶液中，超聲分散lh，然后在攪拌下于50°C回流2h;
[0072]4)將步驟(3)得到的產(chǎn)物離心分離，用無水こ醇充分洗滌，然后將該沉淀物置于烘箱，在50°C下干燥，得到白色二氧化鈦粉。
[0073]由X-射線衍射分析該二氧化鈦粉末的晶型為銳鈦礦型，如圖2 Ca)所示，TiO2的晶粒粒徑約為4.4nm。
[0074]實施例8
[0075]I)將2.4g的四氯化鈦(TiCl4)溶于50mL水中，配成0.2mol/L的四氯化鈦溶液。在充分攪拌條件下，將0.24g陽離子聚電解質(zhì)聚二乙烯丙基氯化銨(PDDA)溶解于該TiCl4溶液中，四氯化鈦TiCl4和聚二乙烯丙基氯化銨(PDDA)的質(zhì)量比為1:0.10，繼續(xù)攪拌0.5h使其混合均勻；
[0076]2)將步驟(1)得到的2份質(zhì)量的TiCl4/roDA溶液在攪拌條件下滴加至1份質(zhì)量2.5wt%的氨水溶液中，沉淀反應30min后，離心分離，得到白色沉淀物；
[0077]3)將步驟(2)得到的白色沉淀物分散于0.3mol/L的冰こ酸溶液中，超聲分散0.5h，然后在攪拌下于50°C回流2h ；
[0078]4)將步驟(3)得到的產(chǎn)物離心分離，用無水こ醇充分洗滌，然后將該沉淀物置于烘箱，在50°C下干燥，得到白色二氧化鈦粉。
[0079]由X-射線衍射分析該二氧化鈦粉末的晶型為銳鈦礦型。Zeta電位測定結(jié)果可知該TiO2荷正電，當TiO2在水溶液中濃度為2X 10-4g/L時，Zeta電位為19.84mv。
[0080]實施例9
[0081]1)將2.4g的硫酸氧鈦(TiOSO4)溶于50mL水中，配成0.2mol/L的硫酸氧鈦溶液。在充分攪拌條件下，將0.12g陰離子聚電解質(zhì)聚丙烯酸鈉(PAA)溶解于該TiOSO4溶液中，硫酸氧鈦(TiOSO4)和聚丙烯酸鈉(PAA)的質(zhì)量比為1:0.05，繼續(xù)攪拌0.5h使其混合均勻；
[0082]2)將步驟(1)得到的2份質(zhì)量的Ti0S04/PAA溶液在攪拌條件下滴加至1份質(zhì)量2.5wt%的氨水溶液中，沉淀反應30min后，離心分離，得到白色沉淀物；
[0083]3)將步驟(2)得到的白色沉淀物分散于0.3mol/L的冰こ酸溶液中，超聲分散0.5h，然后在攪拌下于50°C回流2h ；
[0084]4)將步驟(3)得到的產(chǎn)物離心分離，用無水こ醇充分洗滌，然后將該沉淀物置于烘箱，在50°C下干燥，得到白色二氧化鈦粉。
[0085]由X-射線衍射分析該二氧化鈦粉末的晶型為銳鈦礦型。Zeta電位測定結(jié)果可知該TiO2荷負電，當TiO2在水溶液中濃度為2X 10-4g/L時，Zeta電位為一23.9Imv0
[0086]實施例10
[0087]I)將3.6g的硫酸鈦Ti (SO4)2溶于50mL水中，配成0.3mol/L的硫酸鈦溶液。在充分攪拌條件下，將0.18g陽離子聚電解質(zhì)聚乙烯亞胺(PVA)溶解于該Ti (SO4)2溶液中，硫酸鈦Ti (SO4)2和聚乙烯基胺(PVA)的質(zhì)量比為1:0.05，繼續(xù)攪拌0.5h使其混合均勻；
[0088]2)將步驟(1)得到的3份質(zhì)量的Ti (SO4) 2/PVA溶液在攪拌條件下滴加至2份質(zhì)量2.5wt%的六次甲基四胺溶液中，沉淀反應30min后,離心分離,得到白色沉淀物；
[0089]3)將步驟(2)得到的白色沉淀物分散于0.15mol/L的硝酸溶液中，超聲分散lh，然后在攪拌下于50°C回流2h;
[0090]4)將步驟(3)得到的產(chǎn)物離心分離，用無水こ醇充分洗滌，然后將該沉淀物置于烘箱，在50°C下干燥，得到白色二氧化鈦粉。
[0091]由X-射線衍射分析該二氧化鈦粉末的晶型為銳鈦礦型。Zeta電位測定結(jié)果可知該TiO2荷正電。
[0092]實施例11
[0093]I)將2.4g的硫酸氧鈦(TiOSO4)溶于50mL水中，配成0.2mol/L的硫酸氧鈦溶液。在充分攪拌條件下，將陽離子聚電解質(zhì)殼聚糖(CS)溶解于該TiOSO4溶液中，硫酸氧鈦(TiOSO4)和聚電解質(zhì)殼聚糖(CS)的質(zhì)量比為1:0.01，繼續(xù)攪拌0.5h使其混合均勻；
[0094]2)將步驟(1)得到的2份質(zhì)量的Ti0S04/CS溶液在攪拌條件下滴加至1份質(zhì)量2.5wt%的氨水溶液中，沉淀反應30min后，離心分離，得到白色沉淀物；
[0095]3)將步驟(2)得到的白色沉淀物分散于0.3mol/L的冰こ酸溶液中，超聲分散
0.5h，然后在攪拌下于50°C回流2h ；
[0096]4)將步驟(3)得到的產(chǎn)物離心分離，用無水こ醇充分洗滌，然后將該沉淀物置于烘箱，在50°C下干燥，得到白色二氧化鈦粉。
[0097]由X-射線衍射分析該二氧化鈦粉末的晶型為銳鈦礦型。Zeta電位測定結(jié)果可知該TiO2荷正電。
[0098]實施例12
[0099]I)將2.4g的硫酸氧鈦(TiOSO4)溶于50mL水中，配成0.2mol/L的硫酸氧鈦溶液。在充分攪拌條件下，將0.24g陰離子聚電解質(zhì)木質(zhì)素磺酸鈉(SLS)溶解于該TiOSO4溶液中，硫酸氧鈦(TiOSO4)和木質(zhì)素磺酸鈉(SLS)的質(zhì)量比為1:0.1，繼續(xù)攪拌0.5h使其混合均勻；
[0100]2)將步驟(1)得到的2份質(zhì)量的Ti0S04/SLS溶液在攪拌條件下滴加至1份質(zhì)量2.5wt%的氨水溶液中，沉淀反應30min后，離心分離，得到白色沉淀物；
[0101]3)將步驟(2)得到的白色沉淀物分散于0.3mol/L的冰こ酸溶液中，超聲分散
0.5h，然后在攪拌下于50°C回流2h ；
[0102]4)將步驟(3)得到的產(chǎn)物離心分離，用無水こ醇充分洗滌，然后將該沉淀物置于烘箱，在50°C下干燥，得到白色二氧化鈦粉。[0103]由X-射線衍射分析該二氧化鈦粉末的晶型為銳鈦礦型。Zeta電位測定結(jié)果可知該TiO2荷負電，當TiO2在水溶液中濃度為2X10-4g/L時，Zeta電位為一25.55mv。
[0104]實施例13
[0105]I)將2.4g的硫酸氧鈦(TiOSO4)溶于50mL水中，配成0.2mol/L的硫酸氧鈦溶液。在充分攪拌條件下，將0.024g陰離子聚電解質(zhì)木質(zhì)素磺酸鈣(CLS)溶解于該TiOSO4溶液中，硫酸氧鈦(TiOSO4)和木質(zhì)素磺酸鈣(CLS)的質(zhì)量比為1:0.01，繼續(xù)攪拌0.5h使其混合均勻；
[0106]2)將步驟(1)得到的2份質(zhì)量的Ti0S04/CLS溶液在攪拌條件下滴加至1份質(zhì)量2.5wt%的氨水溶液中，沉淀反應30min后，離心分離，得到白色沉淀物；
[0107]3)將步驟(2)得到的白色沉淀物分散于0.3mol/L的冰こ酸溶液中，超聲分散
0.5h，然后在攪拌下于50°C回流2h ；
[0108]4)將步驟(3)得到的產(chǎn)物離心分離，用無水こ醇充分洗滌，然后將該沉淀物置于烘箱，在50°C下干燥，得到白色二氧化鈦粉。
[0109]由X-射線衍射分析該二氧化鈦粉末的晶型為銳鈦礦型。Zeta電位測定結(jié)果可知該TiO2荷負電。
[0110]實施例14
[0111]I)將3.6g的硫酸鈦Ti (SO4)2溶于50mL水中，配成0.3mol/L的硫酸鈦溶液。在充分攪拌條件下，將0.18g陰離子聚電解質(zhì)海藻酸鈉(SA)溶解于該Ti (SO4)2溶液中，硫酸鈦Ti (SO4)2和海藻酸鈉(SA)的質(zhì)量比為1:0.05，繼續(xù)攪拌0.5h使其混合均勻；
[0112]2)將步驟(1)得到的3份質(zhì)量的Ti (SO4)2/SA溶液在攪拌條件下滴加至2份質(zhì)量
2.5wt%的六次甲基四胺溶液中，沉淀反應30min后,離心分離,得到白色沉淀物；
[0113]3)將步驟(2)得到的白色沉淀物分散于0.15mol/L的硝酸溶液中，超聲分散lh，然后在攪拌下于50°C回流2h;
[0114]4)將步驟(3)得到的產(chǎn)物離心分離，用無水こ醇充分洗滌，然后將該沉淀物置于烘箱，在50°C下干燥，得到白色二氧化鈦粉。由X-射線衍射分析該二氧化鈦粉末的晶型為銳鈦礦型。Zeta電位測定結(jié)果可知該TiO2荷負電。
【權(quán)利要求】
1.一種荷電性銳鈦礦型二氧化鈦納米粒子的低溫制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟I)無機鈦鹽/聚電解質(zhì)溶液的配制 將無機鈦鹽配成0.2mol/L~0.4mol/L的水溶液,在充分攪拌下將陽離子聚電解質(zhì)或陰離子聚電解質(zhì)溶解于該無機鈦溶液中。無機鈦鹽和聚電解質(zhì)的質(zhì)量比為1:0.01~1:0.15,繼續(xù)充分攪拌，使其混合均勻； 步驟2)沉淀過程 將步驟(1)得到的2~5質(zhì)量份的無機鈦鹽/聚電解質(zhì)溶液在攪拌條件下滴加至I~3質(zhì)量份的0.5~2.5wt%堿性溶液中，沉淀反應30~120min后，離心分離，得到白色沉淀物； 步驟3)膠溶過程 將步驟(2)得到的白色沉淀物分散于0.01~0.3mol/L的酸溶液中，超聲分散0.5~1.5h,然后在攪拌下于35~105°C回流I~5h ; 步驟4)純化、干燥過程 將步驟(3)獲得的產(chǎn)物離心分離，用無水こ醇充分洗滌，然后將該沉淀物置于烘箱在30~80°C下干燥，即得到荷電性的銳鈦礦型納米Ti02。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于，陽離子聚電解質(zhì)為聚二乙烯丙基氯化銨(PDDA),聚乙烯亞胺(PEI)、聚乙烯基胺(PVA)、殼聚糖(CS);所述的陰離子聚電解質(zhì)為聚苯乙烯磺酸鈉(PSS)、聚丙烯酸鈉(PAA)、木質(zhì)素磺酸鈉(SLS)、木質(zhì)素磺酸鈣(CLS)、海藻酸鈉(SA)0
3.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于，無機鈦鹽為硫酸鈦、硫酸氧鈦、四氯化鈦中的ー種或幾種的混合。
4.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述的堿性溶液為六次甲基四肢溶液、氨水溶液中的ー種。
5.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述的酸溶液為硝酸、冰こ酸中的ー種。
6.按照權(quán)利要求1-5所述的任一方法制備得到的荷電性銳鈦礦型二氧化鈦納米粒子。
【文檔編號】B82Y30/00GK103601237SQ201310549730
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月6日
【發(fā)明者】秦振平, 李葉, 郭紅霞, 王乃鑫, 紀樹蘭, 張國俊 申請人:北京工業(yè)大學