中二氧化钛的浓度为0.2mol/L，在可见光下，40min内能实现对罗丹明B的90%以上降解。
[0030]实施例4
[0031]一种水溶性锐钛型二氧化钛纳米粉末的制备方法，包括以下步骤:在IL正丁醇中加入四氯化钛，钛有机物的物质的量浓度为1.5mol/L ;将含钛的前驱体加热搅拌，加热温度60°C，搅拌2h后得到黄色澄清的溶液；将澄清溶液加入醋酸溶液和金属铜盐，其摩尔比分别为H+/Ti = 6.17、Cu/Ti = 0.04，酸溶液氢离子的浓度为16mol/L，在140°C下回流15h，生成黄色沉淀；将沉淀经乙醇洗涤在50°C下真空干燥3h，得到水溶性锐钛型二氧化钛粉末，经过透射电镜分析二氧化钛纳米粒子平均粒径尺寸为3?5nm。将此粉末分散在水中，其水分散液可稳定保存至少5个月，水溶液中二氧化钛的浓度为0.4mol/L，在可见光下，25min内能实现对罗丹明B的80%以上降解。
[0032]实施例5
[0033]—种水溶性锐钛型二氧化钛纳米粉末的制备方法，包括以下步骤:在IL乙二醇中加入聚钛酸丁酯，钛有机物的物质的量浓度为2mol/L ;将含钛的前驱体加热搅拌，加热温度30°C，搅拌7h后得到黄色澄清的溶液；将的澄清溶液加入氯酸溶液和金属银盐，其摩尔比分别为H+/Ti = 2.17、Ag/Ti = 0.08，酸溶液氢离子的浓度为lOmol/L，在100°C下回流30h，生成黄色沉淀；将沉淀经乙醇洗涤在50°C下真空干燥3h，得到水溶性锐钛型二氧化钛粉末，经过透射电镜分析二氧化钛纳米粒子平均粒径尺寸为3?10nm。将此粉末分散在水中，其水分散液可稳定保存至少4个月，水溶液中二氧化钛的浓度为0.3mol/L，在可见光下，60min内能实现对罗丹明B的90%以上降解。
[0034]实施例6
[0035]一种水溶性锐钛型二氧化钛纳米粉末的制备方法，包括以下步骤:在2L丙二醇中加入钛酸四正丁酯，钛有机物的物质的量浓度2.5mol/L ;将含钛的前驱体加热搅拌，加热温度70°C，搅拌Ih后得到黄色澄清的溶液；将澄清溶液加入柠檬酸溶液和金属锌盐，其摩尔比分别为H+/Ti = 8.17、Zn/Ti = 0.02，酸溶液氢离子的浓度为5mol/L，在160°C下回流10h，生成黄色沉淀；将的沉淀经乙醇洗涤在50°C下真空干燥3h，得到水溶性锐钛型二氧化钛粉末，经过透射电镜分析二氧化钛纳米粒子平均粒径尺寸为2?5nm。将此粉末分散在水中，其水分散液可稳定保存至少4个月，水溶液中二氧化钛的浓度为0.4mol/L，在可见光下，40min内能实现对罗丹明B的90%以上降解。
[0036]实施例7
[0037]一种水溶性锐钛型二氧化钛纳米粉末的制备方法，包括以下步骤:在2L丙二醇中加入钛酸四正丁酯，钛有机物的物质的量浓度为3mol/L ;将含钛的前驱体加热搅拌，加热温度50°C，搅拌3h后得到黄色澄清的溶液；将澄清溶液加入盐酸溶液和金属银盐，其摩尔比分别为H+/Ti = 5.17、Ag/Ti = 0.05，酸溶液氢离子的浓度为12m01/L，在130°C下回流20h，生成黄色沉淀；将沉淀经乙醇洗涤在50°C下真空干燥3h，得到水溶性锐钛型二氧化钛粉末，经过透射电镜分析二氧化钛纳米粒子平均粒径尺寸为3?6nm，从核磁我们可以看出样品表面无有机物修饰，将此粉末分散在水中，其水分散液可稳定保存至少6个月，水溶液中二氧化钛的浓度为0.5mol/L，在可见光下，25min内能实现对罗丹明B的90%以上降解。
[0038]实施例8
[0039]一种水溶性锐钛型二氧化钛纳米粉末的制备方法，包括以下步骤:在2L甘油中加入钛酸四正丁酯，钛有机物的物质的量浓度为3mol/L ;将含钛的前驱体加热搅拌，加热温度50°C，搅拌5h后得到黄色澄清的溶液；将澄清溶液加入硝酸溶液和金属银盐，其摩尔比分别为H+/Ti = 7.17、Ag/Ti = 0.06，酸溶液氢离子的浓度为22.5mol/L，在150°C下回流25h，生成黄色沉淀；将沉淀经乙醇洗涤在50°C下真空干燥3h，得到水溶性锐钛型二氧化钛粉末，经过透射电镜分析二氧化钛纳米粒子平均粒径尺寸为5nm。将此粉末分散在水中，其水分散液可稳定保存至少4个月，水溶液中二氧化钛的浓度为0.2mol/L，在可见光下，30min内能实现对罗丹明B的90%以上降解。
[0040]实施例9
[0041]一种水溶性锐钛型二氧化钛纳米粉末的制备方法，包括以下步骤:在30L丙二醇中加入钛酸四正丁酯，钛有机物的物质的量浓度为3mol/L ;将含钛的前驱体加热搅拌，加热温度50°C，搅拌3h后得到黄色澄清的溶液；将澄清溶液加入盐酸溶液和金属银盐，其摩尔比分别为Η+/Τ? = 5.17、Ag/Ti = 0.05，酸溶液氢离子的浓度为12mol/L，在130°C下回流20h，生成黄色沉淀；将沉淀经乙醇洗涤在50°C下真空干燥3h，得到水溶性锐钛型二氧化钛粉末，经过透射电镜分析二氧化钛纳米粒子平均粒径尺寸为3?5nm。将此粉末分散在水中，其水分散液可稳定保存至少6个月，水溶液中二氧化钛的浓度为0.05mol/L，在可见光下，25min内能实现对罗丹明B的98%降解。
[0042]对比例I
[0043]根据文献[YunanZhao, Wanzhong Ren, Hongtao Cu1.J Colloid Interface Sci2013 ；398:7-12.]提供一种制备水溶性二氧化钛纳米粒子的方法，将28ml硝酸缓慢增加到20ml钛酸四丁酯的乙醇溶液中，室温反应20h，80°C加热烘干得样品。烘干期间发生了爆炸，产生了很多氮氧化合物气体，其粉末部分为深棕色，将粉末分散在水中，不能形成稳定均匀的分散液。
【主权项】
1.一种水溶性锐钛型二氧化钛纳米粉末的制备方法，包括:将钛的前驱体溶液与酸溶液和金属盐混合，其摩尔比H+/Ti = 1.17?9.17、M/Ti = 0.0l?0.10，在90?200°C下回流7?40h，生成黄色沉淀，M为所述金属盐，将黄色沉淀经乙醇洗涤、干燥，得到水溶性锐钛型二氧化钛纳米粉末。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所用钛的前驱体溶液为有机钛化合物的溶液；优选地，有机钛化合物为钛酸四乙酯、钛酸四正丁酯、钛酸四异丙酯、聚钛酸丁酯或四氯化钛中的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于所用钛的前驱体溶液的溶剂为醇类溶剂；优选地，醇类溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、乙二醇、丙二醇、甘油或苯甲醇中的至少一种。
4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于所用钛的前驱体溶液为有机钛化合物与醇类溶剂搅拌加热制备，加热温度为20?80°C，搅拌时间为I?1h ;优选地，加热温度为30?70°C，特别优选为40?60°C ;优选地，搅拌时间为I?7h，特别优选为2 ?5h0
5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于所用酸溶液为盐酸、硝酸、硫酸、醋酸、氢溴酸、柠檬酸、乳酸、氯酸、溴酸或磷酸中的至少一种。
6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于所用金属盐为银盐、铜盐、锌盐或铁盐中的至少一种。
7.根据权利要求1-6任一项所述的制备方法，其特征在于所述摩尔比H+/Ti= 2.17?8.17，特别优选为Η+/Τ? = 4.17?6.17 ;优选地，所述摩尔比M/Ti = 0.02?0.08，特别优选为 M/Ti = 0.04 ?0.06。
8.根据权利要求1-7任一项所述的制备方法，其特征在于所述反应回流温度为100?160°C，特别优选为120?140°C;优选地，所述回流时间为10?30h，特别优选为15?25h。
9.如权利要求1-8任一项所述的制备方法制备得到的水溶性锐钛型二氧化钛纳米粉末，其特征在于将纳米粉末分散在水中，水溶液中二氧化钛的浓度为0.01?0.5mol/Lo
10.如权利要求9所述水溶性锐钛矿二氧化钛纳米粉末的用途，其特征在于水溶性锐钛矿二氧化钛纳米粉末用于染料污水降解、抗菌、排气净化、水性涂料、能量转换、传感器、光致变色器件等领域。
【专利摘要】本发明提供了一种水溶性锐钛型二氧化钛纳米粉末的制备方法。步骤如下：将有机钛化合物加入醇类溶剂中，在20～80℃加热搅拌1～10h后得到黄色澄清的溶液，加入酸溶液和金属盐，在90～200℃下回流7～40h，生成黄色沉淀，经乙醇洗涤在50℃下真空干燥3h，得到水溶性锐钛型二氧化钛纳米粉末，经过透射电镜分析二氧化钛纳米粒子尺寸在1～10nm。将二氧化钛纳米粉末分散在水中，水溶液中二氧化钛的浓度为0.01～0.5mol/L，水分散液可稳定保存至少1个全降解。此方法合成路线简单，可大规模生产。
【IPC分类】B82Y30-00, C01G23-053
【公开号】CN104828862
【申请号】CN201510155805
【发明人】罗建斌, 姚永超, 翟涛, 关雅元, 刘畅, 蒋雨辰, 张吉亚, 冉亚林
【申请人】西南民族大学
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年4月3日