[发明专利]表面均匀定位二氧化钛的无机微球颗粒的制备工艺

说明书

本发明公开了一种表面均匀定位二氧化钛的无机微球颗粒的制备工艺，属空气净化材料领域，技术方案是：将水溶性钛源溶于水中，搅拌下加入弱碱溶液，其中，钛源、水、弱碱的质量份数比为1：10‑100：1‑50，静置10‑120min，加入过氧化物，得溶胶化二氧化钛体系；将溶胶化二氧化钛体系均匀喷涂于无机微球表面或浸渍无机微球，室温至100℃干燥1‑3 h，600‑800℃以下烧结1‑10 h。有益效果是：制备工艺方法简单，二氧化钛在无机微球表面的分散度高，持久不团聚，且定位牢固、不易脱落，大大提高了催化效率；节约能源，更绿色环保。

技术领域

本发明涉及空气净化材料领域，具体涉及光催化剂材料制备工艺，尤其是一种表面均匀定位二氧化钛的无机微球颗粒的制备工艺。

背景技术

TiO₂作为最早发现的光催化材料，具有无毒、催化活性（降解净化及水分解制氢）高、氧化能力强、稳定性好、成本低、环境友好等特性，是最有可能实用化的光催化材料，随着纳米技术的飞速发展，纳米二氧化钛的制备、改性及其应用成为空气净化领域的研究热点。然而，由于纳米二氧化钛极易发生团聚，另一方面，TiO₂较宽的禁带宽度（3.2 eV）决定了其只能在紫外光下发挥光催化活性，对太阳光的利用率很低，这些都大大限制了其应用。

二氧化钛及改性二氧化钛的制备方法较多，如醇盐水解法、水热制备法、溶胶凝胶法、化学沉淀法和固相法等，其中，溶胶凝胶法制备简单，操作便利、条件易控等，是常用的制备方法。为了提高二氧化钛的光催化性能，一方面是通过控制反应条件，如浓度、温度等，提高二氧化钛的分散度，从而增大接触表面以提高催化性能；另一方面是通过离子掺杂、负载等改性方法，通过掺杂可在表面引入缺陷位置或改变结晶度，从而影响电子与空穴的复合或拓展光的吸收波段，从而提高二氧化钛的光催化活性。然而，目前的方法仍然存在诸多问题，如制备过程较复杂；反应制得的二氧化钛不能存放，随时间延长，团聚率大大增加，催化效果大大降低等，如何提高并保持二氧化钛的分散度是本领域亟待解决的技术难题。

发明内容

为解决现有二氧化钛分散度差、不能较长时间存放导致活性低的技术问题，本发明提供一种表面均匀定位二氧化钛的无机微球颗粒的制备工艺，通过将溶胶化二氧化钛涂覆于无机微球表面，并借助烘干、动态扰动下烧结的工艺实现了二氧化钛分散液在无机微球表面的二次分散及烧结定位，保证了二氧化钛的分散度，并大大提高了二氧化钛保持高度分散的时间，从而提高了二氧化钛的催化性能。

本发明采用的技术方案是：表面均匀定位二氧化钛的无机微球颗粒的制备工艺，其特征在于，所述制备工艺包括以下步骤：

（1）将水溶性钛源溶于水中，搅拌下加入弱碱溶液，其中，钛源、水、弱碱的质量份数比为1：10-100：1-50，静置10-120min，加入过氧化物，得溶胶化二氧化钛体系；

（2）将溶胶化二氧化钛体系均匀喷涂于无机微球表面或浸渍无机微球，室温至100℃干燥1-3 h，600-800℃以下烧结1-10 h，得表面均匀定位二氧化钛的无机微球颗粒。

进一步的，所述步骤（1）的溶胶化二氧化钛体系经离心或过滤，将沉淀或滤饼以水重悬均匀进一步纯化，控制二氧化钛与水的质量比k为1：10~1000 。

进一步的，所述步骤（2）将溶胶化二氧化钛体系均匀喷涂于无机微球表面或浸渍无机微球时控制二氧化钛与无机微球的质量比关系是m_T/m_Q=kC ，其中m_T为二氧化钛质量，m_Q为无机微球质量，C为无机微球吸水率。

进一步的，所述过氧化物包括但不限于过氧化氢、过氧化钠、过氧化钾、过氧化钙、过硫酸钠、过硫酸钾中的一种或几种。