[发明专利]一种尺寸可控的单分散二氧化钛介孔微球的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料制备领域，特别涉及一种尺寸可控的单分散二氧化钛介孔微球的制备技术。

背景技术

从首次报道合成介孔氧化硅分子筛M41S以来，介孔材料的研究热潮持续至今，并在诸多领域如催化、吸附、环保、光电、化学固定及酶分离等领域取得了很大的进展。另一方面，材料的形貌对材料的性能影响显著。单分散球形无机颗粒的制备是无机科学中一个重要的研究方向，并在催化、流变流体等领域有着广泛的应用。M.Grun等以表面活性剂十六烷基三甲基溴化胺(C₁₆TMABr)为模板剂，成功地制得了MCM-41型SiO₂微球。但由于制备技术的限制，到目前为止，单分散性较好的且易于制备的球形颗粒主要还限于聚合物以及二氧化硅等材料，这也就限制了单分散球形颗粒在各种领域的更广泛应用。因此，拓展制备材料的范围及制备方法是现在研究的热点，其中，二氧化钛作为一种宽带隙半导体材料有着很多优异性能，在光催化、涂料、太阳能电池等领域具有广泛的应用。利用半导体二氧化钛处理环境中各种污染物具有重要意义。TiO₂以其无毒、催化活性高、化学稳定性好、价廉易得及可直接利用太阳光等优点受到人们的重视，并成为典型的光催化剂。无模板剂合成法具有实验操作简单又节省材料等优点，是设计新材料的理想途径之一。

采用溶剂热方法应用于前躯溶胶的热处理，通过高温高压环境，促使单分散二氧化钛介孔微球的形成，调变溶剂之间的比例，即可得到具有较高的结晶度和稳定性的尺寸可控的单分散二氧化钛介孔微球。由于是在高温高压环境下反应生成，这种二氧化钛介孔微球具有很好的热稳定性。同时这种尺寸可控的单分散二氧化钛介孔微球由于其表面具有丰富的孔结构有利于介质传输、增加TiO₂的光吸收，提高对光的利用率，从而提高其光催化活性。同时这种尺寸可控的单分散二氧化钛介孔微球可能在其他的领域，如太阳能电池、光电材料方面有着潜在的应用。

发明内容

本发明的目的是提出一种方便快捷、可控性强，生产效率高的制备尺寸可控的单分散二氧化钛介孔微球的新方法。

本发明的具体的工艺按下列步骤进行：

首先，在常温配置前驱溶液：将钛的前驱物与混合醇液按照1:10-300的体积比混合，所述混合醇液中苯甲醇与其它醇类的体积比为1:0-0:1；

然后，将前驱体溶液转移到水热釜中，控制溶剂热温度在100℃-200℃，时间在12h至240h，即可得到尺寸可控的单分散二氧化钛介孔微球。

所述钛的前驱物包括硫酸氧钛和硫酸钛。

所述其它醇类为一到四个碳原子的一元或多元醇，如甲醇、乙醇、异丙醇、乙二醇、丁醇等。

本发明优点在于：无需模板，采用溶剂热方法，只需通过对前驱溶液的调变，即可获得尺寸可控的单分散二氧化钛介孔微球。

附图说明

图1是不同尺寸的单分散二氧化钛介孔微球的TEM图。

图2是苯甲醇：乙醇体积比为1：1时的单分散二氧化钛介孔微球的SEM图。

具体实施方式

实施例1

常温下，将2ml TiOSO₄(15％H₂SO₄溶液)(Aldrich Corp(NO.495379))缓慢滴入40ml无水乙醇中，搅拌0.5h得到溶液A。将A溶液转移到聚四氟乙烯水热釜中，在110℃保持72h。自然冷却至室温，洗涤、干燥，即制得单分散二氧化钛介孔微球。

实施例2

常温下，将2ml TiOSO₄(15％H₂SO₄溶液)(Aldrich Corp(NO.495379))缓慢滴入10ml苯甲醇和30ml无水乙醇的混合溶液中，搅拌0.5h得到溶液A。将A溶液转移到聚四氟乙烯水热釜中，在110℃保持72h。自然冷却至室温，洗涤、干燥，即制得单分散二氧化钛介孔微球。

实施例3

常温下，将2ml TiOSO₄(15％H₂SO₄溶液)(Aldrich Corp(NO.495379))缓慢滴入15ml苯甲醇和25ml无水乙醇的混合溶液中，搅拌0.5h得到溶液A。将A溶液转移到聚四氟乙烯水热釜中，在110℃保持72h。自然冷却至室温，洗涤、干燥，即制得单分散二氧化钛介孔微球。

实施例4