[发明专利]一种在非耐高温基材表面负载晶型可控纳米二氧化钛的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料制备技术领域的一种方法，具体是一种在纤维、塑料等 非耐高温基材表面负载晶型可控纳米二氧化钛的制备方法。

背景技术

随着科学技术的发展以及人们对高质量物质生活的需求，越来越多的基 于化学合成的材料、制品进入人们的生活，同时，在它们的生产制造过程中 也不可避免地产生了大量污染，引发日益严重的环境污染问题。

纳米二氧化钛(TiO₂)因其具有的纳米小尺寸效应，比表面积大，从而有较 高的化学活性。TiO₂有三种晶型：锐钛矿型，金红石型和板钛矿型。对前两 种晶型TiO₂的应用较多，锐钛矿型TiO₂较金红石型TiO₂具有更高的光催化 活性，广泛应用于杀菌，对酚、醛等有害有机污染物的降解等空气净化，环 境保护方面；金红石型TiO₂因原子排列要比锐钛矿型的致密，其相对密度和 折射率也较大，因而对紫外线具有较好的屏蔽作用，在化妆品、涂料、纺织、 陶瓷等领域应用广泛。此外，有国外研究者报道，锐钛矿和金红石混晶因其 中金红石相在可见光区存在带隙吸收而拓展了锐钛矿带隙吸收的范围，进而 使得混晶型TiO₂表现出比单一晶型TiO₂更强的催化性能，已被广泛应用的商 业化TiO₂ Degussa P25就是含用约80％锐钛矿和20％金红石型TiO₂。

在纳米二氧化钛的实际应用过程中，用作光催化剂时，粉末状纳米二氧 化钛在反应体系中易于团聚，从而造成分离困难和分离损失量大的问题，因 而将其固定在基材表面制成负载型光催化剂得到了研究者和工程技术人员的 极大关注和广泛应用。目前，纳米二氧化钛负载型光催化剂的制备方法大约 分为如下三类：(1)将制备好的纳米二氧化钛分散在介质中形成悬浮液，再将 基材浸渍其中进行吸附；(2)先制得纳米二氧化钛，再用具有交联性质的物质 将其与基材粘结；(3)先制得TiO₂溶胶，通过提拉等方法将其涂覆于基材表 面，再经过高温处理得到纳米二氧化钛。但是，方法(1)制备的负载型催化剂 中纳米二氧化钛与基材的完全靠物理吸附作用，易脱落，不适于多次使用； 方法(2)制备的负载型催化剂中，具有交联性质的化学物质对纳米二氧化钛具 有包覆作用，影响其与催化对象的有效接触，影响催化效率；方法(3)制备的 负载型催化剂虽然不存在上述两方法中存在的易脱落和影响催化效率的问 题，但高温热处理是其形成晶态二氧化钛和提高结合牢固性的必需步骤，而 这样的高温处理操作不适用于非耐高温型基材，一方面必然造成基材自身受 损，致使其力学性能下降，影响经久耐用性，另一方面操作控制不当可能会 造成基材被烧毁。