一步水熱法合成核殼型TiO的製作方法
2023-06-20 15:24:41 2
專利名稱：一步水熱法合成核殼型TiO的製作方法
技術領域：
本發明涉及納米級核殼型複合粉體的製備方法，具體涉及一步水熱法合成核殼型TiO2/Al2O3納米粉體的製備方法。
背景技術：
納米二氧化鈦是一種附加值很高的功能精細無機材料。因其具備良好的耐候性、耐化學腐蝕性、抗紫外線能力強、透明性優異等特點，被廣泛應用於汽車面漆、感光材料、光催化劑、化妝品、食品包裝材料、陶瓷添加劑、氣體傳感器及電子材料等。但由於納米TiO2大的比表面積及較多的表面空鍵，在製備和應用過程中極易發生團聚，使其優異的性能得不到充分的發揮。納米TiO2粉體經過核殼改性後可成為一種新的功能材料，能夠充分發揮核殼兩種材料的協同效應。
核殼結構納米複合材料的傳統製備方法主要是溶膠-凝膠(Sol-Gel)技術與浸漬法、滾塗或噴塗法相結合，以及溶膠-凝膠技術與自組裝技術相結合。核殼型納米粉體材料的傳統製備工藝，基本上都是採用先製備好納米核粒再進行包膜的工藝路線，而且都要經過後期的晶化熱處理，因而工藝流程複雜、生產周期長、製造成本高，實現產業化有一定的局限性。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種核殼型納米粉體的製備工藝，此工藝可進一步控制團聚的發生，獲得穩定性更好、粒徑分布均勻、晶體發育良好的粉體。利用TiCl4溶液先和氨水沉澱，然後在適宜的pH值下同時滴加氨水和AlCl3溶液，獲得前驅物，再經過過濾、洗滌、水熱反應乾燥製得。
本發明所述的一步水熱法合成核殼型TiO2/Al2O3納米粉體的製備方法，包括如下步驟首先以TiCl4溶液為原料滴加氨水，控制pH值8.5～9.0使溶液中的Ti4+沉澱完全，製得TiO2的前驅物Ti(OH)4；然後滴加AlCL3溶液到Ti(OH)4中，與此同時滴加氨水到Ti(OH)4中，調節pH值為8.8～9.5，在Ti(OH)4表面形成Al(OH)3包膜，獲得前驅物；前驅物以Ti(OH)4/Al(OH)3的形式置入高壓釜進行水熱反應，待水熱反應完成後卸壓並過濾，再用無水乙醇進行醇水交換，乾燥得到TiO2/Al2O3納米粉體。
上述TiCl4溶液的濃度為0.2～0.3M，AlCL3溶液的濃度為0.5～1M，濃度為15％的氨水，水熱反應溫度為240～260℃，水熱保溫時間為2～3小時。
本發明製得的核殼型納米複合粉體具有顆粒均勻、包膜厚度均勻適中，晶粒發育完整、團聚程度輕。可以很好分散於水性塗料中。
本發明製得的核殼型納米複合粉體核殼質量比約為4∶1，且殼是成膜包覆於核表面。
本發明可以通過水熱反應一次得到核殼型納米粉體，且水熱溫度和水熱壓力較低。
本發明所得到的最終產物可以以粉末的形式提供，也可以用其它的形式提供，如膜等。
本發明的優點1.實現從製備前驅體開始一步合成核殼型的納米粉體，縮短工藝流程，減少生產時間；2.合成的核殼型納米粉體具有純度高，粒度分布窄，晶粒組分和形態可控，團聚程度輕，製得的產品殼層緻密均勻等優點；3.合成核殼型納米粉體不需要後期的晶化熱處理，可以減少後處理過程中因研磨、高溫煅燒帶來的不利因素；4.水熱法一步製備核殼型納米粉體複合材料易實現工業化用該方法製備的核殼型TiO2/Al2O3納米粉體可以較好地分散於水性塗料中，從而對塗料進行改性，獲得高附加值的塗料。
本發明採用水熱工藝所得粉體粒度可控、基本無團聚，還具有操作流程簡單等特點。本發明採用水熱法製備得到的納米級核殼型複合粉體殼層是部分晶化的六方晶系Al2(OOH)2，該材料是納米銳鈦礦型TiO2。
圖1本發明產品不同pH條件下產品的XRD譜圖具體實施方式
本發明不受以下實施例限制。
實施例1稱取9克的四氯化鈦，加入去離子水配成0.2M的溶液，在控制150r/min的攪拌速度下以1-2滴/秒的速度滴加15％的氨水，控制pH值8.5使溶液中的Ti4+沉澱完全，得到Ti(OH)4沉澱並陳化0.5h；稱取6克AlCl3.6H2O到燒杯中，加入去離子水配成一定濃度的溶液，然後以1-2滴/秒的速度滴加到分散均勻的Ti(OH)4沉澱混濁液中，繼續進行攪拌，與此同時以2-3滴/秒的速度滴加15％的氨水到混濁液中，調節pH值為8.8，並陳化一定時間後，抽濾並用去離子水洗滌數次直到用AgNO3檢測濾液沒有出現沉澱為止，此時抽濾得到的沉澱物為核殼型Ti(OH)4/Al(OH)3前驅物。前驅體加入一定量的去離子水，攪拌使其分散均勻，然後置入高壓釜內水熱反應，控制水熱溫度240℃、保溫2小時。待水熱反應完成後卸壓並過濾，再用無水乙醇進行醇水交換，最後在60℃烘箱中乾燥3h得到最終產品納米TiO2/Al2O3。X-射線衍射圖見圖1中的a線。
實施例2稱取12克的四氯化鈦，加入去離子水配成0.25M的溶液，在控制150r/min的攪拌速度下以1-2滴/秒的速度滴加15％的氨水，控制pH值8.8使溶液中的Ti4+沉澱完全，得到Ti(OH)4沉澱並陳化0.5h；稱取7.5克AlCl3.6H2O到燒杯中，加入去離子水配成一定濃度的溶液，然後以1-2滴/秒的速度滴加到分散均勻的Ti(OH)4沉澱混濁液中，繼續進行攪拌，與此同時以2-3滴/秒的速度滴加15％的氨水到混濁液中，調節pH值為9.2，並陳化一定時間後，抽濾並用去離子水洗滌數次直到用AgNO3檢測濾液沒有出現沉澱為止，此時抽濾得到的沉澱物為核殼型Ti(OH)4/Al(OH)3前驅物。前驅體加入一定量的去離子水，攪拌使其分散均勻，然後置入高壓釜內水熱反應，控制水熱溫度250℃、保溫2.5小時。待水熱反應完成後卸壓並過濾，再用無水乙醇進行醇水交換，最後在60℃烘箱中乾燥3h得到最終產品納米TiO2/Al2O3。X-射線衍射圖見圖1中的b線。
實施例3稱取6克的四氯化鈦，加入去離子水配成0.3M的溶液，在控制150r/min的攪拌速度下以1-2滴/秒的速度滴加15％的氨水，控制pH值9.0使溶液中的Ti4+沉澱完全，得到Ti(OH)4沉澱並陳化0.5h；稱取5.1克AlCl3.6H2O到燒杯中，加入去離子水配成一定濃度的溶液，然後以1-2滴/秒的速度滴加到分散均勻的Ti(OH)4沉澱混濁液中，繼續進行攪拌，與此同時以2-3滴/秒的速度滴加15％的氨水到混濁液中，調節pH值為9.5，並陳化一定時間後，抽濾並用去離子水洗滌數次直到用AgNO3檢測濾液沒有出現沉澱為止，此時抽濾得到的沉澱物為核殼型Ti(OH)4/Al(OH)3前驅物。前驅體加入一定量的去離子水，攪拌使其分散均勻，然後置入高壓釜內水熱反應，控制水熱溫度260℃、保溫3小時。待水熱反應完成後卸壓並過濾，再用無水乙醇進行醇水交換，最後在60℃烘箱中乾燥3h得到最終產品納米TiO2/Al2O3。X-射線衍射圖見圖1中的c線。
權利要求
1.一種一步水熱法合成核殼型TiO2/Al2O3納米粉體的製備方法，其特徵在於包括如下步驟首先以TiCl4溶液為原料滴加氨水，控制pH值8.5～9.0使溶液中的Ti4+沉澱完全，製得TiO2的前驅物Ti(OH)4；然後滴加AlCL3溶液到Ti(OH)4中，與此同時滴加氨水到Ti(OH)4中，調節pH值為8.8～9.5，在Ti(OH)4表面形成Al(OH)3包膜，獲得前驅物；前驅物以Ti(OH)4/Al(OH)3的形式置入高壓釜進行水熱反應，待水熱反應完成後卸壓並過濾，再用無水乙醇進行醇水交換，乾燥得到TiO2/Al2O3納米粉體。
2.根據權利要求1所述的一步水熱法合成核殼型TiO2/Al2O3納米粉體的製備方法，其特徵在於上述TiCl4溶液的濃度為0.2～0.3M，AlCL3溶液的濃度為0.5～1M，濃度為15％的氨水，水熱反應溫度為240～260℃，水熱保溫時間為2～3小時。
全文摘要
本發明公開了一種一步水熱法合成核殼型TiO
文檔編號C04B35/10GK1850724SQ20061003548
公開日2006年10月25日 申請日期2006年5月16日 優先權日2006年5月16日
發明者鄧淑華, 黃慧民, 周立清, 劉志平, 歐得華 申請人:廣東工業大學