[发明专利]一种混合晶型的二氧化钛纳米片的制备方法及产物

说明书

本发明涉及一种混合晶型的二氧化钛纳米片的制备方法，包括如下步骤：1)将氢氧化钾溶液加入到钛酸四丁酯溶液中，混合后进行水热反应，产物过滤清洗后，得到钛酸钾纤维；2)将钛酸钾纤维分散在浓度为0.5～1M的硝酸溶液中，进行水热反应，产物过滤清洗后，得到二氧化钛纳米片。本发明还涉及该方法所制备的混合晶型的二氧化钛纳米片，同时具有锐钛矿型和金红石型，使得混合晶型的二氧化钛具有优异的催化性能。

技术领域

本发明涉及二氧化钛制备领域，具体涉及一种混合晶型的二氧化钛纳米片的制备方法及产物。

背景技术

二氧化钛(TiO₂)是一种无毒，不溶于水、无机弱酸和有机酸，微溶于碱的白色粉末或固体的两性氧化物。白度、光亮度和不透明性良好，在国内外被公认为是最具发展潜质的一种白色颜料，广泛应用于涂料、印刷油墨、塑料、橡胶、化纤、化妆品、造纸等工业。

同时TiO₂具有很强的抗腐蚀性以及良好的光催化活性、紫外线屏蔽功能也很强、还可以发生很奇特的颜色效应等特性，在废水处理、空气净化、抗菌杀菌、防晒护肤、涂料和汽车工业、建筑、焊接、传感器、功能陶瓷、生物学、医学、光催化剂等诸多领域备受人们的关注。该材料被用作光催化剂，具有活性强、安全无毒、价格低、没有污染、性能稳定等优点，是很有发展前景的环保催化剂之一。二氧化钛光催化技术可以利用空气中的太阳光和氧，来降解有毒污染物，有望成为一种新的环保技术。

目前工业上应用较广的二氧化钛为锐钛矿型(Anatase)简称A型，和金红石型(Rutile)简称R型。国内外制备锐钛矿型二氧化钛采用溶胶凝胶法、四氯化钛气相氧化法、硫酸氧钛或硫酸钛溶液液相水解法等。通常锐钛矿型TiO₂具有较好的光催化分解水的性能，这与其具有较大的禁带宽度(3.2eV)和较负的导带位置有关。而金红石型TiO₂的相对密度和折射率比锐钛矿型TiO₂大，分散光射线的能力较好，而其光催化性能比锐钛矿型的差，国内生产二氧化钛的方法主要有硫酸法和氯化法。

因此，亟待开发一种合成方法直接合成混合晶型的TiO₂，并进一步提高其催化性能。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种混合晶型的二氧化钛纳米片的制备方法及产物，所得二氧化钛同时具有锐钛矿型和金红石型，使得混合晶型的二氧化钛具有优异的催化性能。

本发明所提供的技术方案为：

一种混合晶型的二氧化钛纳米片的制备方法，包括如下步骤：

1)将氢氧化钾溶液加入到钛酸四丁酯溶液中，混合后进行水热反应，产物过滤清洗后，得到钛酸钾纤维；

2)将钛酸钾纤维分散在浓度为0.5～1M的硝酸溶液中，进行水热反应，产物过滤清洗后，得到二氧化钛纳米片。

上述技术方案中采用两步水热法，先在高浓度OH^-存在的情况下利用钛酸四丁酯的水解制备钛酸钾纤维(K₂Ti₈O₁₇)，然后以钛酸钾纤维为前驱体，在酸性条件下，利用H⁺对K⁺的取代，脱水。最终制备得到二氧化钛(TiO₂)纳米片，产物是金红石型和锐钛矿型两种晶相混合，纳米片尺寸在20～50nm，具有大的比表面积，具有优异的催化性能。

优选的，所述步骤1)中氢氧化钾与钛酸四丁酯的投料比为16～18g:1～2ml。该比例是为了提供过量的OH^-，使得钛酸四丁酯能够充分水解，获得单相钛酸钾纤维。

优选的，所述步骤1)中氢氧化钾溶液的浓度为0.8～0.9g/ml。