高活性的氧化纳米晶纤维素基二氧化钛的制备方法_3

文档序号:9482917阅读:来源:国知局
纳米二氧化钛晶体颗粒,其形貌为麦穗状,如图1所示。
[0068]评价二氧化钛颗粒反应活性:采用甲基橙作为光降解对象来评价样品在紫外光下的光催化性能,将0.lg制备的纳米二氧化钛加入到50mL质量浓度20mg/L甲基橙标准溶液中,搅拌后采用250W的紫外高压汞灯进行照射(光照距离10cm),每隔3min取样品离心后,用分光光度计测定其吸光度,并计算甲基橙的降解率可知,本发明制备的二氧化钛晶体颗粒反应活性极高,可在12min内使甲基橙的降解率超过96.5%。
[0069]实施例2
[0070]—种高活性的氧化纳米晶纤维素基二氧化钛的制备方法,其制备工艺步骤与实施例1相同,只是不同的是:选用的有机溶剂为异丙醇和选用的增稠剂为氯化钾,且在混合液中不添加两性表面活剂,其制备步骤操作过程为:
[0071]—)、配制前驱体钛酸正丁酯的有机溶剂溶液A,在溶液中选择性添加增稠剂,表面活性剂
[0072]取5g钛酸正丁酯前驱体加入到异丙醇中,钛酸正丁酯与异丙醇的质量比为1:6.5,将0.2g氯化钾增稠剂,0.35g脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠阴离子表面活性剂,0.15g椰子油单乙醇酰胺非离子表面活性剂分别加入至混合液中,加盐酸调制pH为3,低速剪切机处理25min而配制得前驱体的有机溶剂溶液A,剪切机低速剪切的速度控制为2000r/min ;
[0073]二 )、通过氧化反应得到双醛基氧化纳米晶纤维素的胶体乳液B
[0074]按质量比高碘酸钠:纳米晶纤维素为3:1称取样品,转移至三口烧瓶中,烧瓶通氮气避光,于6.5%的物料浓度中在温度为47°C,pH为3的条件下反应5h,即可得到醛基含量高达6800 μ mol/g (通过碱消耗法测定)的氧化双醛基纳米晶纤维素,所得产品为棒状晶体结构,进一步通过控制去离子水的加入量得到氧化纳米晶纤维素的浓度为6%的胶体乳液B ;
[0075]三)、保持pH于适宜的范围,在低转速的物理剪切下,将溶液A逐滴加入至胶体乳液B中
[0076]在5000r/min的较低转速下,向水性载体的胶体乳液B中逐滴滴加前驱体钛酸正丁酯的有机溶剂溶液A,滴加结束后,提高转速至20000r/min下剪切lOmin,使两种乳液充分混合,在此过程中,通过补加盐酸而控制体系的pH于3.5 ;
[0077]四)、水热处理结合冷冻干燥,充分完成凝胶反应
[0078]将上述混合乳液转移至恒温水浴中,在20000r/min的转速下进行水热剪切处理0.5h,水浴温度控制为45°C,将所得溶胶在室温条件陈化50h后,进行冷冻干燥,干燥时间控制为10h ;
[0079]五)、高温煅烧,通过变速率模式缓慢升温、保温,得到麦穗状的目标产物
[0080]将冻干的凝胶转移至高温炉中,首先以5°C /min的步进速率升温至200°C,然后调整升温速率为15°C /min直至435°C,在此温度下煅烧处理lh后即可得到白色的粉末状二氧化钛晶体颗粒,其形貌呈麦穗状,如图1所示,且反应活性极高。
[0081]评价二氧化钛晶体颗粒反应活性:采用甲基橙作为光降解对象来评价样品在紫外光下的光催化性能,将0.lg制备的纳米二氧化钛加入到50mL质量浓度20mg/L甲基橙标准溶液中,搅拌后采用250W的紫外高压汞灯进行照射(光照距离10cm),每隔3min取样品离心后,用分光光度计测定其吸光度,并计算甲基橙的降解率可知,本发明制备的二氧化钛晶体颗粒反应活性极高,可在12min内使甲基橙的降解率超过97.2%。
[0082]实施例3
[0083]—种高活性的氧化纳米晶纤维素基二氧化钛的制备方法,其制备工艺步骤与实施例1相同,只是不同的是:选用的有机溶剂为异丙醇和选用的增稠剂为氯化铵。其制备步骤操作过程为:
[0084]—)、配制前驱体钛酸正丁酯的有机溶剂溶液A,在溶液中选择性添加增稠剂,表面活性剂
[0085]取6g钛酸正丁酯前驱体加入到异丙醇中,钛酸正丁酯与异丙醇的质量比为1:5.5,将0.5g氯化铵增稠剂,0.3g十二烷基硫酸钠阴离子表面活性剂,0.15g乙二醇二硬脂肪酸酯非离子表面活性剂分别加入至混合液中,加盐酸调制pH为3.5,低速剪切机处理28min而配制得前驱体的有机溶剂溶液A,剪切机低速剪切的速度控制为2300r/min ;
[0086]二)、通过氧化反应得到双醛基氧化纳米晶纤维素的胶体乳液B
[0087]按质量比高碘酸钠:纳米晶纤维素为4:1称取样品,转移至三口烧瓶中,烧瓶通氮气避光,于7%的物料浓度中在温度为45°C,pH为4.5的条件下反应6h,即可得到醛基含量高达6200 μ mol/g (通过碱消耗法测定)的氧化双醛基纳米晶纤维素,所得产品为棒状晶体结构,进一步通过控制去离子水的加入量得到氧化纳米晶纤维素的浓度为8%的胶体乳液B ;
[0088]三)、保持pH于适宜的范围,在低转速的物理剪切下,将溶液A逐滴加入至胶体乳液B中
[0089]在5000r/min的较低转速下,向水性载体的胶体乳液B中逐滴滴加前驱体钛酸正丁酯的有机溶剂溶液A,滴加结束后,提高转速至22000r/min下剪切8min,使两种乳液充分混合,在此过程中,通过补加盐酸而控制体系的pH于3 ;
[0090]四)、水热处理结合冷冻干燥,充分完成凝胶反应
[0091]将上述混合乳液转移至恒温水浴中,在19000r/min的转速下进行水热剪切处理lh,水浴温度控制为50°C,将所得溶胶在室温条件陈化48h后,进行冷冻干燥,干燥时间控制为8h ;
[0092]五)、高温煅烧,通过变速率模式缓慢升温、保温,得到麦穗状形貌的目标产物
[0093]将冻干的凝胶转移至高温炉中,首先以5°C /min的步进速率升温至200°C,然后调整升温速率为15°C /min直至420°C,在此温度下煅烧处理lh后即可得到白色的粉末状二氧化钛晶体颗粒,其形貌呈麦穗状,如图1所示,且反应活性极高。
[0094]评价二氧化钛颗粒反应活性:采用甲基橙作为光降解对象来评价样品在紫外光下的光催化性能,将0.lg制备的纳米二氧化钛加入到50mL质量浓度20mg/L甲基橙标准溶液中,搅拌后采用250W的紫外高压汞灯进行照射(光照距离10cm),每隔3min取样品离心后,用分光光度计测定其吸光度,并计算甲基橙的降解率可知,本发明制备的二氧化钛晶体颗粒反应活性极高,可在12min内使甲基橙的降解率超过96.7%。
[0095]实施例4
[0096]一种高活性的氧化纳米晶纤维素基二氧化钛的制备方法,其制备工艺步骤与实施例1相同,只是不同的是:选用的有机溶剂为异丙醇和选用的增稠剂为氯化钾,其制备步骤操作过程为:
[0097]一)、配制前驱体钛酸正丁酯的有机溶剂溶液A,在溶液中选择性添加增稠剂,表面活性剂
[0098]取5g钛酸正丁酯前驱体加入到异丙醇中,钛酸正丁酯与异丙醇的质量比为1:7,将0.8g氯化钾增稠剂,0.35g羧甲基纤维素钠阴离子表面活性剂,0.15g椰子油单乙醇酰胺非离子表面活性剂分别加入至混合液中,加盐酸调制pH为3,低速剪切机处理30min而配制得前驱体的有机溶剂溶液A,剪切机低速剪切的速度控制为2200r/min ;
[0099]二)、通过氧化反应得到双醛基氧化纳米晶纤维素的胶体乳液B
[0100]按质量比高碘酸钠:纳米晶纤维素为5:1称取样品,转移至三口烧瓶中,烧瓶通氮气避光,于6%的物料浓度中在温度为50°C,pH为3的条件下反应5.5h,即可得到醛基含量高达7300 μπιο?/g (通过碱消耗法测定)的氧化双醛基纳米晶纤维素,所得产品为棒状晶体结构,进一步通过控制去离子水的加入量得到氧化纳米晶纤维素的浓度为8%的胶体乳液B ;
[0101]三)、保持pH于适宜的范围,在低转速的物理剪切下,将溶液A逐滴加入至胶体乳液B中
[0102]在5500r/min的较低转速下,向水性载体的胶体乳液B中逐滴滴加前驱体钛酸正丁酯的有机溶剂溶液A,滴加结束后,提高转速至23000r/min下剪切7min,使两种乳液充分混合,在此过程中,通过补加盐酸而控制体系的pH于3.5 ;
[0103]四)、水热处理结合冷冻干燥,充分完成凝胶反应
[0104]将上述混合乳液转移至恒温水浴中,在20000r/min的转速下进行水热剪切处理lh,水浴温度控制为50°C,将所得溶胶在室温条件陈化50h后,进行冷冻干燥,干燥时间控制为9h ;
[0105]五)、高温煅烧,通过变速率模式缓慢升温、保温,得到麦穗状的目标产物
[0106]将冻干的凝胶转移至高温炉中,首先以5°C /min的步进速率升温至200°C,然后调整升温速率为15°C /min直至435°C,在此温度下煅烧处理1.2h后即可得到白色的粉末状二氧化钛晶体颗粒,其形貌呈麦穗状,如图1所示,且反应活性极高。
[0107]评价二氧化钛颗粒反应活性:采用甲基橙作为光降解对象来评价样品在紫外光下的光催化性能,将0.lg制备的纳米二氧化钛加入到50mL质量浓度20mg/L甲基橙标准溶液中,搅拌后采用250W的紫外高压汞灯进行照射(光照距离10cm),每隔3min取样品离心后,用分光光度计测定其吸光度,并计算甲基橙的降解率可知,本发明制备的二氧化钛晶体颗粒反应活性极高,可在12min内使甲基橙的降解率超过98%。
[0108]实施例5
[0109]—种高活性的氧化纳米晶纤维素基二氧化钛的制备方法,其制备工艺步骤与实施例1相同,只是不同的是:选用的有机溶剂为异丙醇和选用的增稠剂为氯化铵,其制备步骤操作过程为:
[0110]一)、配制前驱体钛酸正丁酯的有机溶剂溶液A,在溶液中选择性添加增稠剂,表面活性剂
[0111]取5g钛酸正丁酯前驱体加入到异丙醇中,钛酸正丁酯与异丙醇的质量比为1:5,将
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