专利名称：一种非水体系锆掺杂纳米锐钛矿二氧化钛合成的方法
技术领域：
本发明属于锆掺杂二氧化钛的制备方法，具体地说就是在非水体 系制备锆掺杂锐钛矿的二氧化钛。 技术背景作为半导体光催化剂之一的Ti02光催化材料是目前研究最多的 一种新型环境友好材料，光催化剂的性质是光催化氧化过程中的关键 因素。Ti02的晶型、晶粒大小和粒径、表面态等因素对其光催化性能 都有较大影响。表面积大的纳米粒子由于其表面效应和体积效应，决 定了它具有很好的催化活性和选择性。纳米Ti02由于其量子尺寸效应 使其导带和价带能级变成分立能级，能隙变宽，导带电位变的更负， 而价带电位变的更正，这意味着其具有更强的氧化和还原能力；又因 为纳米粒子的粒径小，光生载流子比粗颗粒更加容易从粒子内部迁移 到表面，明显减小了电子与空穴的复合几率，也有利于提高光催化性 能。因此，制备比表面积大、粒径小的Ti02已成为光催化领域研究的 焦点。最近文献报道锆掺杂的Ti02具有大的比表面和小的粒径，在光催 化中表现出优越的光催化能力。但是目前锆掺杂Ti02的制备主要是通 过Zr和Ti的前驱体共水解来实现。这些方法由于要控制钛前驱体的 水解，使得制备工艺很复杂，而且反应时间较长，得到的Ti02需要经 过高温后处理才能得到结晶好的Ti02。 发明内容本发明目的是提供一种工艺简单、操作简便、无污染、产率高的 锆掺杂锐钛矿Ti02的合成方法。本发明的目的是这样实现的利用硅和钛的前驱体与有机酸为原 料，然后在反应釜中加热反应一段时间，烘干后便可得到结晶很好的 锆掺杂锐钛矿Ti02。
本发明方法如下用C1 C9有机酸、钛酸四正丁酯和异丙醇锆为原料，有机酸与 钛酸四正丁酯的摩尔比为2 20: 1，异丙醇锆与钛酸四正丁酯的摩尔比为0.01 2: 1，混合后转移至反应釜中，在80 240。C反应8 24小时，乙醇洗三 五次，然后在80 160°C烘干，即得锆掺杂锐 钛矿二氧化钛。如上所述的C1 C9有机酸为甲酸、醋酸、丙酸、正丁酸、异丁 酸、正戊酸、异戊酸、正己酸、2-乙基己酸、正庚酸、正辛酸、壬酸。 本发明与现有技术相比具有如下优点1. 整个制备过程在非水体系进行，水解过程不需要控制；2. 工艺简单、操作简便、反应条件温和、产率高；3. 反应生成的副产物对环境无污染，副价值高；4. 得到的产品结晶度高，比表面积大，粒径小。
具体实施方式
实施例1将甲酸与钛酸四正丁酯以摩尔比为4: l混合，后按照异丙醇锆 与钛酸四正丁酯的摩尔比为2: 1在上述混合液中加入异丙醇锆，搅 拌混合后转移至反应釜中，在120。C反应12小时，将反应物用乙醇 洗三次，然后在100。C烘干，即得到锆掺杂锐钛矿二氧化钛材料。 实施例2将醋酸与钛酸四正丁酯以摩尔比为10: l混合，后按照异丙醇锆与钛酸四正丁酯的摩尔比为0.5: 1在上述混合液中加入异丙醇锆，搅拌混合后转移至反应釜中，在120。C反应12小时，将反应物用乙 醇洗四次，然后在10(TC烘干，即得到锆掺杂锐钛矿二氧化钛材料。 实施例3将正丁酸与钛酸四正丁酯以摩尔比为2: l混合，后按照异丙醇 锆与钛酸四正丁酯的摩尔比为0. 3: 1在上述混合液中加入异丙醇锆， 搅拌混合后转移至反应釜中，在160。C反应14小时，将反应物用乙 醇洗三次，然后在120。C烘干，即得到锆掺杂锐钛矿二氧化钛材料。 实施例4将正己酸与钛酸四正丁酯以摩尔比为8: 1混合，后按照异丙醇 锆与钛酸四正丁酯的摩尔比为0. 1: 1在上述混合液中加入异丙醇锆， 搅拌混合后转移至反应釜中，在180 °C反应12小时，将反应物用乙醇洗三次，然后在160。C烘干，即得到锆掺杂锐钛矿二氧化钛材料。 实施例5将正辛酸与钛酸四正丁酯以摩尔比为6: l混合，后按照异丙醇 锆与钛酸四正丁酯的摩尔比为0. 7: 1在上述混合液中加入异丙醇锆，搅拌混合后转移至反应釜中，在200 。C反应10小时，将反应物用乙 醇洗三次，然后在100。C烘干，即得到锆掺杂锐钛矿二氧化钛材料。 实施例6将壬酸与钛酸四正丁酯以摩尔比为4: l混合，后按照异丙醇锆 与钛酸四正丁酯的摩尔比为0.3: 1在上述混合液中加入异丙醇锆，搅拌混合后转移至反应釜中，在240 。C反应12小时，将反应物用乙 醇洗五次，然后在160。C烘干，即得到锆掺杂锐钛矿二氧化钛材料。 实施例7将壬酸与钛酸四正丁酯以摩尔比为6: l混合，后按照异丙醇锆与钛酸四正丁酯的摩尔比为0. 1: 1在上述混合液中加入异丙醇锆，搅拌混合后转移至反应釜中，在20(TC反应12小时，将反应物用乙 醇洗三次，然后在140。C烘干，即得到锆掺杂鋭钛矿二氧化钛材料。 实施例8将醋酸与钛酸四正丁酯以摩尔比为20: l混合，后按照异丙醇锆与钛酸四正丁酯的摩尔比为0. 1: 1在上述混合液中加入异丙醇锆，搅拌混合后转移至反应釜中，在200 。C反应12小时，将反应物用乙 醇洗五次，然后在140T烘干，即得到锆掺杂锐钛矿二氧化钛材料。
权利要求
1、一种非水体系锆掺杂纳米锐钛矿二氧化钛合成的方法，其特征在于包括如下步骤用C1～C9有机酸、钛酸四正丁酯和异丙醇锆为原料，有机酸与钛酸四正丁酯的摩尔比为2～20∶1，异丙醇锆与钛酸四正丁酯的摩尔比为0.01～2∶1，混合后转移至反应釜中，在80～240℃反应8～24小时，乙醇洗三～五次，然后在80～160℃烘干，即得锆掺杂锐钛矿二氧化钛。
2、 如权利要求1所述的一种非水体系锆掺杂纳米锐钛矿二氧化钛合 成的方法，其特征在于所述的C1 C9有机酸为甲酸、醋酸、丙酸、 正丁酸、异丁酸、正戊酸、异戊酸、正己酸、2-乙基己酸、正庚酸、 正辛酸或壬酸。
全文摘要
一种非水体系锆掺杂纳米锐钛矿二氧化钛合成的方法是用C1～C9有机酸、钛酸四正丁酯和异丙醇锆为原料，有机酸与钛酸四正丁酯的摩尔比为2～20∶1，异丙醇锆与钛酸四正丁酯的摩尔比为0.01～2∶1，混合后转移至反应釜中，在80～240℃反应8～24小时，乙醇洗三～五次，然后在80～160℃烘干，即得锆掺杂锐钛矿二氧化钛。本发明具有工艺简单、操作简便、反应条件温和、产率高；得到的产品结晶度高，比表面积大，粒径小的优点。
文档编号C01G23/053GK101164898SQ200710139549
公开日2008年4月23日 申请日期2007年9月29日 优先权日2007年9月29日
发明者东 吴, 东 姜, 孙予罕, 耀 徐 申请人:中国科学院山西煤炭化学研究所