[发明专利]含磷硅自组装层和金属氧化物共修饰TiO2

说明书

本发明涉及新材料技术领域，尤其涉及一种含磷硅自组装层和金属氧化物共修饰TiO₂纳米管的制备方法。该制备方法主要包括以下步骤：制备TiO₂纳米管、在TiO₂纳米管表面负载金属氧化层、制备正电电解质溶液和负电电解质溶液，将负载金属氧化层分散于正电电解质溶液中搅拌5～15min后，再分散于负电电解质溶液中搅拌5～15min，完成负载有金属氧化物的TiO₂纳米管表面的第一层双分子自组装层，重复上述操作5～15次后，即可得含含5～15个磷硅自组装层和金属氧化物共修饰TiO₂纳米管。本发明磷硅自组装层和金属氧化物共修饰TiO₂纳米管兼备优良的阻燃协效性及基质亲和性，克服了TiO₂纳米管分散性差、阻燃效率低等缺点，具有很好的阻燃应用前景。

技术领域

本发明涉及新材料技术领域，尤其涉及磷硅自组装层和金属氧化物共修饰TiO2纳米管的制备方法。

背景技术

TiO₂纳米管作为一种典型的管状无机纳米粒子有许多优良的特性，包括有良好的化学腐蚀性、光催化性、耐热性、无毒性和较高的表面活性。近年来，TiO₂纳米管作为一种纳米阻燃剂被拓展应用于高分子聚合物材料的阻燃改性。一般认为，TiO₂纳米管特有的优良的吸附作用，并结合其可在高分子聚合物基体中形成网状物理阻隔层的特点，从而发挥阻燃作用。与碳纳米管等无机纳米阻燃剂一样，单一的TiO₂纳米管在高分子聚合物基体中极易发生团聚而呈现差的分散状态，从而导致TiO₂纳米管自身阻燃效率的下降。因此，对TiO₂纳米管进行表面有机修饰是很有必要的，修饰组分的存在可有效地提高TiO₂纳米管与聚合物基体之间的界面作用力而形成良好的分散状态,从而发挥高效的阻燃作用。

层层自组装技术是近年来发展起来的一种表面改性技术，它是基于静电相吸而产生多层膜自组装体系的技术，将带电基材连续而又交替的分散于带有完全相反电荷的两种电解质溶液中，在静电相吸的作用下，使带相反电荷的两种电解质分子有序而紧凑地结合在一起，重复数次而实现在带电基材表面构筑多层磷硅自组装层结构。该项技术的优点主要包括以下方面：对于表面修饰层可实现含量、组成可控；利用材料表面的电荷进行改性，对材料本体的性能影响很小；此技术制备条件温和、工艺简单。而基于该技术工艺简单和可控性的特点，设计将高效阻燃性的含磷硅自组装层修饰于TiO₂纳米管的表面，同时实现TiO₂纳米管的有机改性。

除了热危险性，聚合物材料在燃烧过程中释放出的有毒烟气(NO_x、CO)等非热危险性问题同样带来了火灾安全隐患，因此，针对这些有毒气体的催化减毒是很有必要的。一些过渡金属氧化物(氧化亚铜、氧化铜、羟基氧化铁、二氧化锡等)常被应用到CO的吸附和催化氧化方面，能够发挥出抑烟减毒的作用。

本发明旨在提高TiO₂纳米管自身阻燃效率和赋予TiO₂纳米管改性物抑烟减毒的作用，首先于TiO₂纳米管表面负载具有抑烟减毒作用的氧化亚铜、氧化铜、羟基氧化铁或二氧化锡等金属氧化物，而后再利用层层自组装技术将含磷硅自组装层构筑于纳米管表面，从而提供了一种含磷硅自组装层和金属氧化物共修饰TiO₂纳米管的制备方法。

发明内容

本发明提供了一种含磷硅自组装层和金属氧化物共修饰TiO₂纳米管的制备方法，首先于TiO₂纳米管表面负载氧化亚铜、氧化铜、羟基氧化铁或二氧化锡，后再利用层层自组装技术将含磷硅自组装层构筑于纳米管表面而得到。

本发明提供一种含磷硅自组装层和金属氧化物共修饰的TiO₂纳米管的制备方法，包括如下步骤：

S1、制备TiO₂纳米管；