[发明专利]高稳定中性混晶纳米TiO2水溶胶的制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种高稳定中性混晶纳米TiO₂水溶胶的制备方法，属光催化活性纳米二氧化钛材料制备工艺技术领域。

背景技术：

纳米二氧化钛具有优异的光催化活性，可有效的将有机污染物矿化为CO₂、H₂O和无机酸，同时具有抗腐蚀、性质稳定、无毒等优点。

纳米TiO₂溶胶是一种高度分散的、晶化的水性胶体，与利用分散剂分散的二氧化钛粉末悬浊液不同。溶胶可以直接采用钛源合成，无需制备成粉末，晶化的溶胶可避免煅烧过程的团聚问题，因此产品分散性好、稳定性好、改性方便。其次，溶胶比悬浊液的亲水性好，颗粒粘附力强，易于涂膜。涂膜时，酸性溶胶对基体具有腐蚀性，因此制备中性纳米TiO₂水溶胶显得尤为重要。另外，TiO₂的等电点为5～6，纯TiO₂溶胶在中性条件下稳定性不高，放置时间长后会出现沉淀，而加入SiO₂溶胶后，在TiO₂表面形成Ti-O-Si键，可以改变TiO₂的zeta电位，提高TiO₂溶胶的稳定性。

TiO₂有三种晶型：金红石型、锐钛矿型和板钛矿型。应用最多的是前两种。一般认为，对于光催化降解反应来说，锐钛型TiO₂的催化活性要比金红石型TiO₂高。但是，近几年研究者们发现锐钛矿相与金红石相混晶具有更高光催化活性，这是因为混晶结构能有效地提高电子一空穴对的分离效率，从而提高了光催化效率。目前已有如何制备混晶纳米TiO₂粉体的文献报道，如：王振兴等报道了关于高分散纳米二氧化钛混合晶体的合成、结构与光催化性能(无机化学学报，2005，3)。但是，在溶胶制备中，关于如何控制TiO₂溶胶中这两种晶型比例的报道并不多。夏宇正报道了混晶结构纳米TiO₂水溶胶的低温制备(具有混晶结构纳米TIO₂水溶胶的低温制备及光催化性能研究，涂料工业，2007，37(8)：38~42)，但是没有给出如何控制混晶中两种晶型比例的方法。

TiO₂能带较宽，只能吸收太阳光中的紫外光部分，太阳能利用率低。为了适应实际需要，有必要进一步提高TiO₂溶胶的可见光活性，可以采用金属离子掺杂的方法，使其能带结构发生变化，制备出能被可见光激发的二氧化钛光催化材料，增强催化性能。