本发明属于纳米材料领域，具体涉及一种基于原位水解的纳米二氧化钛的制备方法。
背景技术：
目前，纳米二氧化钛的实验室制备技术层出不穷，但是，能在油性有机材料中达到纳米尺度均匀分散和复合、表现出显著功能性的纳米二氧化钛却数量甚少。其原因在于纳米二氧化钛本身具有强亲水性、强极性、高表面能以及极易相互团聚的特点，没有经过改性的纳米二氧化钛极易相互团聚形成大颗粒，并在有机复合材料中失去纳米尺寸效应，几乎不表现纳米二氧化钛的功能性。
技术实现要素：
针对现有技术中的问题，本发明提供一种原位水解的纳米二氧化钛的制备方法，解决了现有纳米二氧化钛易团聚的问题，利用海泡石在极性溶剂中形成微孔结构的特性，辅以海泡石的多孔网络结构和贯穿性通道结构，将钛酸正丁酯原位化水解形成纳米二氧化钛，有效的阻止了纳米二氧化钛因电子牵引而形成迁移。
为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：
一种原位水解的纳米二氧化钛的制备方法，包括如下步骤：
步骤1，将钛酸正丁酯加入至无水乙醇中，低温超声分散形成钛醇液；所述钛酸正丁酯在无水乙醇中的浓度为80-110g/l，低温超声的温度为2-4℃，超声频率为70-90khz；
步骤2，将海泡石加入至钛醇液中搅拌均匀，形成悬浊液，然后边搅拌边减压蒸馏，将乙醇完全去除，得到镀膜海泡石；所述海泡石的加入量是钛酸正丁酯质量的60-90％，搅拌均匀的搅拌速度为1000-2000r/min，所述减压蒸馏的压力为标准大气压的70-80％，温度为70-80℃，搅拌速度为2000-4000r/min；所述海泡石采用β-海泡石；
步骤3，将镀膜海泡石恒温静置在反应釜中反应2-4h，然后采用氮气吹扫，得到预制海泡石；所述恒温静置的温度为100-110℃，反应釜内的水蒸气的气体浓度为4-8％，所述反应釜内空气流通速度为10-20ml/min；所述氮气吹扫的氮气温度为100-200℃，吹扫速度为20-50ml/min；
步骤4，将预制海泡石放入无水乙醇中恒温超声反应60-120min，静置10-20min，过滤得到滤液，并采用无水乙醇洗涤过滤后的海泡石，然后将洗涤液与滤液合并为二氧化钛醇液；所述恒温超声的温度为20-40℃，超声频率为50-90khz，静置温度为10-20℃；所述洗涤后的海泡石用于步骤2的钛醇液中；
步骤5，将二氧化钛醇液喷雾在恒温反应釜中，恒温沉降1-2h，然后采用恒温氮气吹扫尾气，冷却回收得到无水乙醇，同时沉降得到纳米二氧化钛；所述喷雾的喷雾速度为3-6ml/min，喷雾过程中单位面积内的液滴量为0.3-0.5ml，恒温反应釜的反应温度为80-100℃；恒温沉降的温度为80-90℃，所述恒温氮气吹扫的速度为1-2ml/min，温度为90-100℃；所述回收后的乙醇能够用于步骤1。
从以上描述可以看出，本发明具备以下优点：
1.本发明解决了现有纳米二氧化钛易团聚的问题，利用海泡石在极性溶剂中形成微孔结构的特性，辅以海泡石的多孔网络结构和贯穿性通道结构，将钛酸正丁酯原位化水解形成纳米二氧化钛，有效的阻止了纳米二氧化钛因电子牵引而形成迁移。
2.本发明利用海泡石在无水乙醇中的多孔特性以及通透性，配合海泡石自身的吸水特性，将空气中的水分吸收，并用于钛酸正丁酯水解，形成纳米二氧化钛。
3.本发明提供的制备方法实现了乙醇和海泡石的循环使用，减少了原材料的成本。
具体实施方式
结合实施例详细说明本发明，但不对本发明的权利要求做任何限定。
实施例1
一种原位水解的纳米二氧化钛的制备方法，包括如下步骤：
步骤1，将钛酸正丁酯加入至无水乙醇1l中，低温超声分散形成钛醇液；所述钛酸正丁酯在无水乙醇中的浓度为80g/l，低温超声的温度为2℃，超声频率为70khz；
步骤2，将海泡石加入至钛醇液中搅拌均匀，形成悬浊液，然后边搅拌边减压蒸馏，将乙醇完全去除，得到镀膜海泡石；所述海泡石的加入量是钛酸正丁酯质量的60％，搅拌均匀的搅拌速度为1000r/min，所述减压蒸馏的压力为标准大气压的70％，温度为70℃，搅拌速度为2000r/min；所述海泡石采用β-海泡石；
步骤3，将镀膜海泡石恒温静置在反应釜中反应2h，然后采用氮气吹扫，得到预制海泡石；所述恒温静置的温度为100℃，反应釜内的水蒸气的气体浓度为4％，所述反应釜内空气流通速度为10ml/min；所述氮气吹扫的氮气温度为100℃，吹扫速度为20ml/min；
步骤4，将预制海泡石放入无水乙醇中恒温超声反应60min，静置10min，过滤得到滤液，并采用无水乙醇洗涤过滤后的海泡石，然后将洗涤液与滤液合并为二氧化钛醇液；所述恒温超声的温度为20℃，超声频率为50khz，静置温度为10℃；所述洗涤后的海泡石用于步骤2的钛醇液中；
步骤5，将二氧化钛醇液喷雾在恒温反应釜中，恒温沉降1h，然后采用恒温氮气吹扫尾气，冷却回收得到无水乙醇，同时沉降得到纳米二氧化钛；所述喷雾的喷雾速度为3ml/min，喷雾过程中单位面积内的液滴量为0.3ml，恒温反应釜的反应温度为80℃；恒温沉降的温度为80℃，所述恒温氮气吹扫的速度为1ml/min，温度为90℃；所述回收后的乙醇能够用于步骤1。
本实施例制得的纳米二氧化钛粒径分散均匀，且0-400nm的分布率为97％；同时，经检测，纳米二氧化钛的抗菌率为98％。
实施例2
一种原位水解的纳米二氧化钛的制备方法，包括如下步骤：
步骤1，将钛酸正丁酯加入至无水乙醇1l中，低温超声分散形成钛醇液；所述钛酸正丁酯在无水乙醇中的浓度为110g/l，低温超声的温度为4℃，超声频率为90khz；
步骤2，将海泡石加入至钛醇液中搅拌均匀，形成悬浊液，然后边搅拌边减压蒸馏，将乙醇完全去除，得到镀膜海泡石；所述海泡石的加入量是钛酸正丁酯质量的90％，搅拌均匀的搅拌速度为2000r/min，所述减压蒸馏的压力为标准大气压的80％，温度为80℃，搅拌速度为4000r/min；所述海泡石采用β-海泡石；
步骤3，将镀膜海泡石恒温静置在反应釜中反应4h，然后采用氮气吹扫，得到预制海泡石；所述恒温静置的温度为110℃，反应釜内的水蒸气的气体浓度为8％，所述反应釜内空气流通速度为20ml/min；所述氮气吹扫的氮气温度为200℃，吹扫速度为50ml/min；
步骤4，将预制海泡石放入无水乙醇中恒温超声反应120min，静置10-20min，过滤得到滤液，并采用无水乙醇洗涤过滤后的海泡石，然后将洗涤液与滤液合并为二氧化钛醇液；所述恒温超声的温度为40℃，超声频率为90khz，静置温度为20℃；所述洗涤后的海泡石用于步骤2的钛醇液中；
步骤5，将二氧化钛醇液喷雾在恒温反应釜中，恒温沉降2h，然后采用恒温氮气吹扫尾气，冷却回收得到无水乙醇，同时沉降得到纳米二氧化钛；所述喷雾的喷雾速度为6ml/min，喷雾过程中单位面积内的液滴量为0.5ml，恒温反应釜的反应温度为100℃；恒温沉降的温度为90℃，所述恒温氮气吹扫的速度为2ml/min，温度为100℃；所述回收后的乙醇能够用于步骤1。
本实施例制得的纳米二氧化钛粒径分散均匀，且0-120nm的分布率为96％；同时，经检测，纳米二氧化钛的抗菌率为99％。
实施例3
一种原位水解的纳米二氧化钛的制备方法，包括如下步骤：
步骤1，将钛酸正丁酯加入至无水乙醇1l中，低温超声分散形成钛醇液；所述钛酸正丁酯在无水乙醇中的浓度为90g/l，低温超声的温度为3℃，超声频率为80khz；
步骤2，将海泡石加入至钛醇液中搅拌均匀，形成悬浊液，然后边搅拌边减压蒸馏，将乙醇完全去除，得到镀膜海泡石；所述海泡石的加入量是钛酸正丁酯质量的80％，搅拌均匀的搅拌速度为1500r/min，所述减压蒸馏的压力为标准大气压的75％，温度为75℃，搅拌速度为3000r/min；所述海泡石采用β-海泡石；
步骤3，将镀膜海泡石恒温静置在反应釜中反应3h，然后采用氮气吹扫，得到预制海泡石；所述恒温静置的温度为105℃，反应釜内的水蒸气的气体浓度为6％，所述反应釜内空气流通速度为15ml/min；所述氮气吹扫的氮气温度为150℃，吹扫速度为40ml/min；
步骤4，将预制海泡石放入无水乙醇中恒温超声反应90min，静置15min，过滤得到滤液，并采用无水乙醇洗涤过滤后的海泡石，然后将洗涤液与滤液合并为二氧化钛醇液；所述恒温超声的温度为30℃，超声频率为70khz，静置温度为15℃；所述洗涤后的海泡石用于步骤2的钛醇液中；
步骤5，将二氧化钛醇液喷雾在恒温反应釜中，恒温沉降2h，然后采用恒温氮气吹扫尾气，冷却回收得到无水乙醇，同时沉降得到纳米二氧化钛；所述喷雾的喷雾速度为5ml/min，喷雾过程中单位面积内的液滴量为0.4ml，恒温反应釜的反应温度为95℃；恒温沉降的温度为85℃，所述恒温氮气吹扫的速度为2ml/min，温度为95℃；所述回收后的乙醇能够用于步骤1。
本实施例制得的纳米二氧化钛粒径分散均匀，且0-300nm的分布率为95％；同时，经检测，纳米二氧化钛的抗菌率为99％。
综上所述，本发明具有以下优点：
1.本发明解决了现有纳米二氧化钛易团聚的问题，利用海泡石在极性溶剂中形成微孔结构的特性，辅以海泡石的多孔网络结构和贯穿性通道结构，将钛酸正丁酯原位化水解形成纳米二氧化钛，有效的阻止了纳米二氧化钛因电子牵引而形成迁移。
2.本发明利用海泡石在无水乙醇中的多孔特性以及通透性，配合海泡石自身的吸水特性，将空气中的水分吸收，并用于钛酸正丁酯水解，形成纳米二氧化钛。
3.本发明提供的制备方法实现了乙醇和海泡石的循环使用，减少了原材料的成本。
可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案。本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。