同时具有纳米片及纳米多孔形貌的T12气凝胶。制得的氧化钛气凝胶的BET比表面积为170m2/g，纳米片的厚度为20nm，纳米孔的平均孔径为12nm，气凝胶的孔隙率为90%，密度为0.7g/cm3。
[0039]采用上述工艺制备的T12气凝胶在纳米尺度下仅由尺寸为5_30nm的T12晶粒构成，在微米、亚微米尺度下，同时具有纳米片和纳米多孔聚集体两种形貌，其形貌特点参见附图1。附图2-4给出了依据实施例1制得的氧化钛气凝胶粉体的X射线衍射图谱及透射电子显微镜照片。可以看出，未经热处理前，氧化钛气凝胶粉体已具有良好结晶性，但在纳米尺度呈现单一的多孔形貌；高温焙烧后，氧化钛气凝胶粉体的结晶性得到大幅度提高，在纳米尺度上呈现出两种形貌:致密的纳米薄片及多孔的纳米晶聚集体。
[0040]实施例2:
(1)以钛酸异丙酯为钛源，乙醇为醇溶剂，六亚甲基四胺为氨基试剂，环己烷为烷基溶剂。将2ml钛酸异丙酯与2ml乙醇混合，滴加少量盐酸调整pH值至2.0,室温下搅拌20min，得A液；将2ml乙醇、3ml水、0.15g六亚甲基四胺混合,滴加盐酸调整pH值至4.0,室温下搅拌20min，得到B液；在剧烈搅拌下，将A液、B液迅速混合，静置5min，得T12凝胶；
(2)将T12凝胶置于小烧杯中，以保鲜膜密封，在65°C烘箱中老化8小时，得老化T12凝胶；
(3)用玻璃棒将老化T12凝胶捣碎，使碎块最大粒径小于5mm。与4倍体积的乙醇混合，置于小烧杯中，以保鲜膜密封，在60°C烘箱中进行溶剂交换4h，过滤，得到T12醇凝胶；将T12醇凝胶与4倍体积的环己烷混合，置于小烧杯中，以保鲜膜密封，在60°C烘箱中进行溶剂交换4h，过滤，得到T12烷凝胶；
(4)将T12烷凝胶置于开口小烧杯中，在80°C烘箱中常压干燥24h，得T12气凝胶；
(5)将T12气凝胶置于500°C马弗炉中焙烧6小时，得同时具有纳米片及纳米多孔形貌的T12气凝胶；
制得的氧化钛气凝胶的BET比表面积为100m2/g，纳米片的厚度为5nm，纳米孔的平均孔径为25nm，气凝胶的孔隙率为85%，密度为0.8g/cm3。
[0041]实施例3: (1)以钛酸四丁酯为钛源，异丙醇为醇溶剂，尿素为氨基试剂，环己烷为烷基溶剂。将5ml钛酸四丁酯与5ml异丙醇混合，滴加少量盐酸调整pH值至3.0,室温下搅拌20min，得A液；将5ml异丙醇、1ml水、Ig尿素混合,滴加盐酸调整pH值至4.0,室温下搅拌20min,得到B液；在剧烈搅拌下，将A液、B液迅速混合，静置20min，得T12凝胶；
(2)将T12凝胶置于小烧杯中，以保鲜膜密封，在65°C烘箱中老化4小时，得老化T12凝胶；
(3)用玻璃棒将老化T12凝胶捣碎，使碎块最大粒径小于5mm。与4倍体积的乙醇混合，置于小烧杯中，以保鲜膜密封，在70°C烘箱中进行溶剂交换12h，过滤，得到T12醇凝胶；将T12醇凝胶与4倍体积的环己烷混合，置于小烧杯中，以保鲜膜密封，在60°C烘箱中进行溶剂交换12h，过滤，得到T12烷凝胶；
(4)将T12烷凝胶置于开口小烧杯中，在90°C烘箱中常压干燥24h，得T12气凝胶；
(5)将T12气凝胶置于500°C马弗炉中焙烧6小时，得同时具有纳米片及纳米多孔形貌的T12气凝胶；
制得的氧化钛气凝胶的BET比表面积为80m2/g，纳米片的厚度为30nm，纳米孔的平均孔径为38nm，气凝胶的孔隙率为83%，密度为0.9g/cm3。
[0042]实施例4:
(1)以钛酸四丁酯为钛源，异丙醇为醇溶剂，乙二胺为氨基试剂，正庚烷为烷基溶剂。将4ml钛酸四丁酯与4ml异丙醇混合，滴加少量盐酸调整pH值至2.5，室温下搅拌20min，得A液；将3ml异丙醇、5ml水、2g乙二胺混合,滴加盐酸调整pH值至5.0,室温下搅拌20min,得到B液；在剧烈搅拌下，将A液、B液迅速混合，静置30min，得T12凝胶；
(2)将T12凝胶置于小烧杯中，以保鲜膜密封，在65°C烘箱中老化48小时，得老化T12凝胶；
(3)用玻璃棒将老化T12凝胶捣碎，使碎块最大粒径小于5mm。与4倍体积的乙醇混合，置于小烧杯中，以保鲜膜密封，在60°C烘箱中进行溶剂交换24h，过滤，得到T12醇凝胶；将T12醇凝胶与4倍体积的环己烷混合，置于小烧杯中，以保鲜膜密封，在60°C烘箱中进行溶剂交换24h，过滤，得到T12烷凝胶；
(4)将T12烷凝胶置于开口小烧杯中，在110°C烘箱中常压干燥4h，得T12气凝胶；
(5)将T12气凝胶置于650°C马弗炉中焙烧2小时，得同时具有纳米片及纳米多孔形貌的T12气凝胶；
制得的氧化钛气凝胶的BET比表面积为150m2/g，纳米片的厚度为20nm，纳米孔的孔径为18nm，气凝胶的孔隙率为92%，密度为0.6g/cm3。
【主权项】
1.一种氧化钛气凝胶，其特征在于，所述氧化钛气凝胶具有纳米片及纳米多孔结构，所述氧化钛气凝胶的BET比表面积为50— 300 m2/g。2.根据权利要求1所述的氧化钛气凝胶，其特征在于，在所述氧化钛气凝胶中，纳米片的厚度为3 — 50nm，纳米孔的孔径为I一 lOOnm，气凝胶的孔隙率为50— 98%。3.根据权利要求1或2所述的氧化钛气凝胶，其特征在于，所述氧化钛气凝胶的密度为0.3— 1.5 g/cm3。4.一种制备权利要求1-3中任一所述氧化钛气凝胶的方法，其特征在于，所述方法包括: 1)将有机钛源、醇混合并用酸调节pH至I?5得到A液； 2)将醇、水、氨基试剂混合并用酸调节pH至I?5得到B液； 3)将步骤I)制备的A液和步骤2)制备的B液混合，搅拌至沉淀物消失后静置，得到二氧化钛凝胶； 4)将步骤3)中制备的二氧化钛凝胶下老化； 5)将步骤4)制备的经老化的二氧化钛凝胶破碎后，与醇混合后老化，得到二氧化钛醇凝胶； 6)将步骤5)制备的二氧化钛醇凝胶，与烷烃溶剂混合后老化得到二氧化钛烷凝胶；以及 7)将步骤6)制得的二氧化钛烷凝胶干燥后，煅烧，即得具有纳米片及纳米多孔形貌的二氧化钛气凝胶。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤I)中，所述有机钛源含有至少一个0-Ti键，有机钛源优选钛酸四丁酯、钛酸四乙酯、钛酸异丙酯。6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，步骤I)中，有机钛源与醇的体积比为1: (1-5)。7.根据权利要求4-6中任一所述的方法，其特征在于，步骤2)中，氨基试剂为含有至少一个选自-NH3、-NH2和-NH的基团的化合物，优选尿素、六亚甲基四胺、氨水、乙二胺、三乙醇胺。8.根据权利要求4-7中任一所述的方法，其特征在于，步骤3)中，二氧化钛溶胶中钛源、水、醇、氨基试剂的摩尔比为1:(10-100):(8-20):(0.1-5)。9.根据权利要求4-8中任一所述的方法，其特征在于，步骤4)中，在50-99°C下老化1-72小时，优选4-8小时。10.根据权利要求4-9中任一所述的方法，其特征在于，步骤5)中，将步骤4)制备的老化的二氧化钛溶胶捣碎至碎块的最大尺寸小于5_，与体积为其1-10倍的醇混合，在50-78°C下老化1-72小时，得到二氧化钛醇溶胶，其中，醇优选乙醇、甲醇、异丙醇。11.根据权利要求4-10中任一所述的方法，其特征在于，步骤6)中，二氧化钛醇溶胶，与体积为其1-10倍的烷烃溶剂混合，在50-78°C下老化1-72小时得到二氧化钛烷凝胶，其中，烷烃溶剂优选表面张力低于25N/m的烧，特别优选环己烷、正庚烷、正己烷。12.根据权利要求4-11中任一所述的方法，其特征在于，步骤7)中，干燥工艺的参数为:干燥温度为60-200°C,干燥时间为0.5-24小时。13.根据权利要求4-12中任一所述的方法，其特征在于，步骤7)中，煅烧的工艺参数 为:煅烧温度为300-800°C，煅烧时间为0.5-24小时。
【专利摘要】本发明涉及一种具有纳米片及纳米多孔结构的氧化钛气凝胶及其制备方法，所述氧化钛气凝胶具有纳米片及纳米多孔结构，所述氧化钛气凝胶的BET比表面积为50—300m2/g。
【IPC分类】C01G23/053, B82Y40/00, B82Y30/00
【公开号】CN105217676
【申请号】CN201410301806
【发明人】顾正莹, 高相东, 李效民
【申请人】中国科学院上海硅酸盐研究所
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2014年6月27日