[发明专利]一种油溶性二氧化钛纳米颗粒的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种油溶性二氧化钛纳米颗粒的制备方法，采用β‑环糊精为最初反应原料，经修饰合成大分子引发剂，采用ATRP技术，以及ATRP和“链接”化学(Click Chemistry)相结合的技术，制得多臂星形嵌段共聚物，以溶液相合成法为基础，以该多臂星形嵌段共聚物为单分子胶束模板，制得尺寸均一以及分散性良好的油溶性二氧化钛纳米颗粒。本发明对TiO₂纳米颗粒的表面进行修饰，能够使其均匀的分散在油性溶剂中，避免发生团聚效应。本发明制得的TiO₂纳米颗粒质量稳定，颗粒尺寸大小均一，且能够稳定在纳米级，能够有效保证TiO₂纳米颗粒性能的发挥。

技术领域

本发明涉及一种油溶性二氧化钛纳米颗粒的制备方法及其应用，属于无机纳米材料合成技术领域。

背景技术

一般称有一维以上尺寸在1-100nm或由它们为基本单元构成的物质为纳米材料，这大约相当于10-100个原子紧密排列在一起的尺度。纳米材料由于具有表面效应、微尺寸效应、以及量子隧道效应等独特的效应，因而呈现出独特的电学、光学、磁学以及催化性能。

二氧化钛作为一种典型的N型半导体，有带隙较宽、生物相容性好、抗各种化学腐烛，人体无毒害的特点，同时具有良好的光折射力、光催化性能、光电转换率、抗菌效率，已经广泛应用于化妆品、涂料、水体净化、空气净化、太阳能电池、染料敏化电池、生物医药及抗菌消毒等多个领域。

光催化氧化技术具有高效、节能、清洁无毒等突出优点，是一项具有广泛应用前景的新型的空气污染和水污染处理技术。二氧化钛光催化研究起源于1979年Fujishima和Honda以二氧化钛薄膜为电极，用光能分解水的实验。自此，二氧化钛光催化技术就引起了科学家的广泛关注。二氧化钛在太阳光和可见光照射下，会产生大量的电子空穴和极强氧化作用的活性氧，可以将吸附在二氧化钛上的有机物氧化为水和二氧化碳等无毒害物质，不会造成二次污染，因而是一类非常具有应用前景的环保材料。进一步地，将具有良好光催化性能的纳米二氧化钛添加到涂料中，形成光触媒涂料。光触媒涂料可有效降解新装修房间的甲醛、甲苯等TVOCs，净化室内空气。光触媒涂料还能够有效地杀灭空气中的多种细菌，同时能够抑制多种细菌生长，为新装修的家庭带来福音。

二氧化钛纳米颗粒的合成方法有很多种，大体上可分为液相法和气相法。气相法主要是气相TiCl₄氧化法。液相法主要包括溶胶凝胶法、化学沉淀法和水热合成法等。传统方法合成的二氧化钛纳米颗粒通常具有尺寸和分布不可控的缺点，而二氧化钛的性质和应用在很大程度上取决于于颗粒的尺寸和分散性，因此寻找一种粒径尺寸均一且分散性良好的二氧化钛纳米颗粒的简便制备方法是非常关键的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种油溶性二氧化钛纳米颗粒的制备方法及其应用，该方法制备的二氧化钛纳米颗粒尺寸均一，分散性良好。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种油溶性二氧化钛纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤：

(1)将β-环糊精溶解在N-甲基吡咯烷酮，置于0℃条件下加入2-溴异丁酰溴，常温反应，制得星状大分子引发剂21Br-β-CD；

(2)将星状大分子引发剂21Br-β-CD通过ATRP聚合反应引发丙烯酸叔丁酯单体聚合，制得多臂星形β-CD-g-PtBA；

(3)以多臂星形β-CD-g-PtBA为大分子引发剂通过ATRP聚合反应引发苯乙烯单体聚合，制得多臂星形嵌段共聚物β-CD-g-[PtBA-b-Ps]；

(4)将多臂星形嵌段共聚物β-CD-g-[PtBA-b-Ps]溶解在二氯甲烷中，加入三氟乙酸，常温条件下水解得到多臂星形嵌段共聚物β-CD-g-[PAA-b-Ps]；