[发明专利]一种球形纳米二氧化钛的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于光催化材料技术领域，具体涉及一种制备具有锐钛矿晶型的球形纳米二氧 化钛的方法。

背景技术

TiO₂可用于光催化降解有机物、杀菌消毒、污水处理、空气净化、光分解水制氢以及 染料敏化太阳能电池等多个方面，在材料、环境、能源等领域都受到了非常广泛的重视。 目前，纳米TiO₂的制备方法研究已成为光催化新材料开发的一个十分活跃的课题。

纳米TiO₂粉体的制备有许多方法，如溶胶-凝胶方法、共沉淀方法、喷雾热分解方法等。 在这些制备方法中，溶胶-凝胶和共沉淀法等湿化学方法操作步骤较繁琐、制备周期长，涉 及废液排放，同时需要热处理完成晶型转变；喷雾热分解方法需要较多的设备，至少包括 供料系统、烧嘴和收集系统等三部分。制备纳米TiO₂的简单方法研究已成为光催化新材料 开发与应用的关键问题。

发明内容

本发明目的是提供一种简单的、无废液排放的制备纳米二氧化钛粉体的新方法。

为达到上述目的，本发明利用有机物可以燃烧生成水并放热的特点，提出了一种直接 制备具有锐钛矿晶型的球形二氧化钛的新方法。该方法具体步骤如下：以钛酸盐(钛酸酯 类)为原料，先配置钛酸盐溶液(溶剂选择：甲醇，乙醇，丙醇等)，然后明火点燃，溶 液燃烧的过程中产生水和CO₂，钛酸酯与产生的水在界面发生水解反应，随着燃烧过程的 进行，不断在界面产生二氧化钛，同时燃烧过程放出的热促进生成的二氧化钛的晶型转变， 最终溶液完全燃烧而消失，形成具有锐钛矿晶型的TiO₂粉体材料。

本发明中控制溶剂(如无水乙醇)与钛酸盐(钛酸酯类)的体积比为5∶1～20∶1。

本发明中涉及的溶剂为最常见乙醇，甲醇或丙醇等。钛酸盐优选钛酸四丁酯。

实验表明，在紫外-可见光照射下，本发明所制备的纳米TiO₂具有良好的光催化活性， 可用于光分解水制氢以及光催化降解有机污染物领域。

本发明所提供的纳米二氧化钛的制备技术，与现有技术相比，具有以下优点：本发明 方法非常简单，无需特殊设备，无任何废液产生，避免了热处理过程而直接得到锐钛矿晶 型的TiO₂，能实现生产过程的节能减排。

附图说明

图1为本发明提出的TiO₂制备过程示意图。a表示溶液，b表示燃烧后得到的TiO₂粉 体。

图2本发明所制备的TiO₂和商品P25(a)的XRD比较，无水乙醇/钛酸四丁酯的体 积比为5∶1(b)，7∶1(c)和12∶1(d)。

图3本发明方法所制备的TiO₂的SEM图，无水乙醇/钛酸四丁酯的体积比为5∶1(a)， 7∶1(b)和12∶1(c)。

图4本发明所制备的TiO₂和商品P25(a)的紫外-可见曼反射光谱，无水乙醇/钛酸 四丁酯的体积比为5∶1(b)，7∶1(c)和12∶1(d)。

图5本发明所制备的TiO₂和商品P25(a)样品的光催化制氢活性，无水乙醇/钛酸 四丁酯的体积比为5∶1(b)，7∶1(c)和12∶1(d)。横坐标为光催化反应时间，纵坐标为H2 的产生量。

图6本发明所制备的TiO₂样品的光催化降解亚甲基蓝过程的吸收光随光照时间的变 化，制备TiO₂样品时无水乙醇/钛酸四丁酯的体积比为5∶1。

图7本技术所制备的TiO₂的XRD谱，甲醇/钛酸四丁酯的体积比为12∶1。

具体实施方式

以下通过实施例更进一步地描述本发明，但不限于此。

实施例1