[发明专利]一种可溶性二氧化钛粉末的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种二氧化钛粉末的制备方法，更具体地说是涉及一种可溶性二氧化钛粉末的制备方法。本发明制备的二氧化钛粉末能够很好的分散于水中，在环境净化、污水处理等方面具有广泛的应用。属于化学化工和材料制备技术领域。

背景技术

二氧化钛问世于20世纪80年代后期，是一种重要的无机材料，由于具有许多独特的物理化学性质，如比表面积大、表面活性高、热导性好、广吸收性能好等，因而广泛应用于涂料、造纸、塑料、印刷、化纤、橡胶、化妆品、催化剂、抗菌剂、污水处理等行业。

在环保领域，利用光催化氧化技术净化环境和优化环境的研究一直受到国内外研究人员的广泛关注，其中，纳米TiO₂、ZnO等纳米半导体材料所具备的光催化氧化性能为环境保护和环境治理提供了理论依据和应用前景,即其在紫外线作用下生成能够催化有害或有毒物质（如苯、二氧杂环乙烷等有机污染物）及不希望获得的物质和传染物质（如酶或细菌）的氧化降解的自由基。在众多半导体光催化剂中，纳米TiO₂因其化学性质稳定、无毒、催化活性高、成本低等优点而倍受人们青睐，被认为是较理想的光催化剂。1993年东京大学教授Fujishima和Honda提出将TiO₂光催化应用于环境净化的建议,同时，由于日本实施了净化空气的恶臭管理办法，兴起了大气净化、除臭、抗菌、防雾和开发无机抗菌剂的热潮。在这样的背景下，TiO₂光催化环境净化技术作为高新环保技术，其实用化的研究开发受到广泛重视。但由于纳米粒子颗粒细小、比表面积大、表面自由能高，易团聚，大大限制了其在多个领域中的应用。

尽管已有文献报道了采用不同方法制备的二氧化钛分散体，但是，这些分散体都是液态的，固含量较低，且稳定时间有限，给储存和运输带来很大不便。因此，为了便于储存和运输，研制一种固态的可溶性二氧化钛粉末很有必要，意义重大。

发明内容

本发明的目的是为了克服二氧化钛分散体存在的缺陷，提供一种可溶性二氧化钛粉末的制备方法。该方法制备的粉末能够很好的分散于水中，而且分散度高，分散速度快，稳定时间长。

为了达到上述目的，本发明的可溶性二氧化钛粉末的制备方法，是采用表面活性剂；通过超声波和搅拌器的分散、活化，使表面活性剂与二氧化钛表面进行吸附与反应，破坏了二氧化钛本身的团聚，从而实现二氧化钛在液相中的均匀分散；然后采用冷冻干燥法对其干燥，得到二氧化钛粉末。

本发明的制备方法，包括如下具体步骤:

1、原料配比：按质量比将二氧化钛粉末：去离子水=1∶5-40加入去离子水中，再分别按二氧化钛粉末质量的0.1-2%加入表面活性剂及0.05-1%的助剂；

2、超声处理：将步骤1配比好的原料采用功率≥250W的超声器超声振荡0.5-2小时；

3、搅拌处理：采用转速为500-1500r/min的磁力搅拌机搅拌1-4小时，得到均匀、稳定的二氧化钛分散液；

4、离心处理：将步骤3得到的分散液置于离心机中，以1500-3000r/min的转速离心5min，分离出残渣，取上层稳定的二氧化钛分散液；

5、干燥处理：将步骤4得到的二氧化钛分散液使用冷冻干燥机干燥，得到蓬松的可溶性二氧化钛粉末。

上述所述的表面活性剂为聚乙二醇和聚丙烯酸钠的混合物，其混合比为聚乙二醇：聚丙烯酸钠=（1-6）∶1，其中聚乙二醇的平均分子量为200-2000，聚丙烯酸钠的平均分子量为100-1000。

上述所述的助剂为甲基硅油。

上述所述的二氧化钛粉末的原料为金红石型和锐钛矿型中任一种，其粒度大小为2-100nm。

本发明中，所得到的可溶性二氧化钛粉末中，二氧化钛的含量为98%以上，其余为包覆二氧化钛的表面活性剂等；于水中的分散度可达到80%，分散度与二氧化钛前处理过程中加入的表面活性剂的量有关，具体分散度可根据具体需求而配制。

本发明的优点及有益效果：

操作方法简便、实用，不需要特殊的设备，经本发明制备的可溶性二氧化钛粉末能方便的运输、储藏及出入境，而且能够方便的分散于水中，分散度最高可达80%，分散速度快且分散体系均匀、稳定，形成的分散液稳定时间达6个月以上，显著提高了二氧化钛的分散性能，且本发明适用于任意尺寸的金红石型或者锐钛矿型二氧化钛，为二氧化钛方便快捷的应用于环保、材料等领域创造了条件。

具体实施方式

实施例1：