一种金红石型二氧化钛纳米粉体的制作工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种新型金红石型二氧化钛纳米粉体的制作工艺：（1）制备氢氧化钛前驱体：（2）制备氢氧化钛前驱体与改性纤维素的混合溶液：取重量份数50份的步骤（1）得到的氢氧化钛前驱体溶液，和3?5份2?3.2g／L浓度的羟甲基纤维素钠溶液，混合均匀后，调节pH值为6左右，再加上5?8份0.5?0.7g／L浓度的羧甲基纤维素溶液，充分搅拌混合均匀；（3）水热反应恒温保持90?110℃保持50?85min，反应结束后产物经过去离子水、无水乙醇冲洗，在80℃烘干后即可得到Ti02纳米粉体。
【专利说明】
一种金红石型二氧化钛纳米粉体的制作工艺
技术领域
[0001]本发明属于化工技术领域，具体涉及一种金红石型二氧化钛纳米粉体的制作工
-H-
O
【背景技术】
[0002]纳米T12以其优异的光催化性能、热学性能、力学性能和半导体性能等在光电催化材料、紫外线屏蔽剂、半导体材料和效应颜料方面有着广泛的应用。金红石型T12是3种晶型中热力学最稳定的I种，而且具有高折射率、优异的透光性和很强的紫外线屏蔽能力。如何制备低成本、形貌和大小可控的纯相金红石型纳米Ti02是研究的热点。
[0003]水热法有如下优点:粉体晶粒发育完整，粒径小且分布均匀，晶粒组分和形态可控，粉体团聚程度轻，粉体反应活性好，工艺较简单。原料浓度，反应温度和反应时间对金红石型Ti02的形成有重要的促进作用。只有原料浓度足够大(多0.5 mol/L)，反应温度足够高(彡130°C)，反应时间足够长(彡3 h)，水热反应才完全，才能形成单一的金红石型T12粉体。
[0004]本发明旨在提供一种新型金红石型二氧化钛纳米粉体的制作工艺，其工艺简单好操作，反应温度低，反应时间短，节能环保，而且制备得到的金红石型T12粉体，其为球形金红石型纳米T12粉体，粒径仅为2-8nm，分布范围窄，具有很强的紫外线屏蔽能力，热力学性能稳定，几乎不发生团聚。
【发明内容】
[0005]基于【背景技术】存在的技术问题，本发明针对【背景技术】存在的问题，本发明提供一种新型金红石型二氧化钛纳米粉体的制作工艺，其工艺简单好操作，反应温度低，反应时间短，节能环保，而且制备得到的金红石型T12粉体，其为球形金红石型纳米T12粉体，粒径仅为2-8nm，分布范围窄，具有很强的紫外线屏蔽能力，热力学性能稳定，几乎不发生团聚。
[0006]天然纤维素是自然界中分布最广、含量最多的多糖，来源十分丰富。当前纤维素的改性技术主要集中在醚化和酯化两方面。羧甲基化反应是醚化技术的一种。纤维素经羧甲基化后得到羧甲基纤维素(CMC)，其水溶液具有增稠、成膜、黏接、水分保持、胶体保护、乳化及悬浮等作用，广泛应用于石油、食品、医药、纺织和造纸等行业，是最重要的纤维素醚类之
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[0007]用氢氧化钠处理纤维素得碱纤维素，再与一氯醋酸钠混合，得粗品，然后再精制得成品，即是羟甲基纤维素钠溶解性在热水和冷水中均好。水溶液有粘性。粘度和溶解度与取代程度有关。溶液在PH2?pH1范围内稳定，pH2以下时固体沉淀，pH1以上时粘度迅速降低。
[0008]本发明首次将改性纤维素用于水热法制备金红石型二氧化钛纳米粉体，意外发现，在一定的工艺下，具有降低反应温度，反应时间，节能环保，而且制备得到的金红石型Ti02粉体，其为球形金红石型纳米Ti02粉体，粒径仅为2-8nm，分布范围窄，具有很强的紫外线屏蔽能力，热力学性能稳定，几乎不发生团聚的重大优势。
[0009]本发明的目的通过以下技术方案实现:
一种新型金红石型二氧化钛纳米粉体的制作工艺，步骤如下:
(1)制备氢氧化钛前驱体:
将1.1-1.3 mol/L的TiCu滴加到适量的浓盐酸中，并在冰水浴的条件下强力搅拌，制得混合溶液，在搅拌的条件下，将氨水滴加到上述混合溶液中，调整溶液的PH值为4左右，制得氢氧化钛前驱体溶液；
(2)制备氢氧化钛前驱体与改性纤维素的混合溶液:
取重量份数50份的步骤(I)得到的氢氧化钛前驱体溶液，和3-5份2-3.2g/L浓度的羟甲基纤维素钠溶液，混合均匀后，调节pH值为6左右，再加上5-8份0.5-0.7g/L浓度的羧甲基纤维素溶液，充分搅拌混合均匀；
(3)水热反应:
将步骤(2)得到的氢氧化钛前驱体与改性纤维素的混合溶液灌入带聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中，再加入去离子水使反应容器的填充度为85%，然后恒温保持90-110°C保持50-85min，反应结束后产物经过去离子水、无水乙醇冲洗，在80 °C烘干后即可得到T12纳米粉体。
[0010]本发明的有益之处在于:
(1)本发明工艺简单好操作，绿色环保；
(2)本发明首次将改性纤维素用于水热法制备金红石型二氧化钛纳米粉体，意外发现，在一定的工艺下，具有降低反应温度，反应时间，节能环保，而且制备得到的金红石型T12粉体，其为球形金红石型纳米T12粉体，粒径仅为2-8nm，分布范围窄，具有很强的紫外线屏蔽能力，热力学性能稳定，几乎不发生团聚的重大优势。
【具体实施方式】
[0011]实施例1:
一种新型金红石型二氧化钛纳米粉体的制作工艺，步骤如下:
(1)制备氢氧化钛前驱体:
将1.lmol/L的TiC14滴加到适量的浓盐酸中，并在冰水浴的条件下强力搅拌，制得混合溶液，在搅拌的条件下，将氨水滴加到上述混合溶液中，调整溶液的PH值为4左右，制得氢氧化钛前驱体溶液；
(2)制备氢氧化钛前驱体与改性纤维素的混合溶液:
取重量份数50份的步骤(I)得到的氢氧化钛前驱体溶液，和5份2g/L浓度的羟甲基纤维素钠溶液，混合均匀后，调节pH值为6左右，再加上8份0.5g/L浓度的羧甲基纤维素溶液，充分搅拌混合均匀；
(3)水热反应:
将步骤(2)得到的氢氧化钛前驱体与改性纤维素的混合溶液灌入带聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中，再加入去离子水使反应容器的填充度为85%，然后恒温保持110°C保持50min，反应结束后产物经过去离子水、无水乙醇冲洗，在80°C烘干后即可得到T12纳米粉体。
[0012]结果:
制备得到的金红石型T12粉体，其为球形金红石型纳米T12粉体，平均粒径仅为8nm，分布范围窄(n-n+2，粒径跨度仅为2个纳米)，具有很强的紫外线屏蔽能力，热力学性能稳定，几乎不发生团聚。
[0013]实施例2:
一种新型金红石型二氧化钛纳米粉体的制作工艺，步骤如下:
(1)制备氢氧化钛前驱体:
将1.3 mol/L的TiC14-加到适量的浓盐酸中，并在冰水浴的条件下强力搅拌，制得混合溶液，在搅拌的条件下，将氨水滴加到上述混合溶液中，调整溶液的PH值为4左右，制得氢氧化钛前驱体溶液；
(2)制备氢氧化钛前驱体与改性纤维素的混合溶液:
取重量份数50份的步骤(I)得到的氢氧化钛前驱体溶液，和3份3.2g/L浓度的羟甲基纤维素钠溶液，混合均匀后，调节PH值为6左右，再加上5份0.7g/L浓度的羧甲基纤维素溶液，充分搅拌混合均匀；
(3)水热反应:
将步骤(2)得到的氢氧化钛前驱体与改性纤维素的混合溶液灌入带聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中，再加入去离子水使反应容器的填充度为85%，然后恒温保持90°C保持85min，反应结束后产物经过去离子水、无水乙醇冲洗，在80°C烘干后即可得到T12纳米粉体。
[0014]结果:
制备得到的金红石型T12粉体，其为球形金红石型纳米T12粉体，平均粒径仅为2nm，分布范围窄(n-n+2，粒径跨度仅为2个纳米)，具有很强的紫外线屏蔽能力，热力学性能稳定，几乎不发生团聚。
[0015]实施例3:
一种新型金红石型二氧化钛纳米粉体的制作工艺，步骤如下:
(1)制备氢氧化钛前驱体:
将1.2 mol/L的TiC14-加到适量的浓盐酸中，并在冰水浴的条件下强力搅拌，制得混合溶液，在搅拌的条件下，将氨水滴加到上述混合溶液中，调整溶液的PH值为4左右，制得氢氧化钛前驱体溶液；
(2)制备氢氧化钛前驱体与改性纤维素的混合溶液:
取重量份数50份的步骤(I)得到的氢氧化钛前驱体溶液，和4份2.5g/L浓度的羟甲基纤维素钠溶液，混合均匀后，调节PH值为6左右，再加上7份0.6g/L浓度的羧甲基纤维素溶液，充分搅拌混合均匀；
(3)水热反应:
将步骤(2)得到的氢氧化钛前驱体与改性纤维素的混合溶液灌入带聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中，再加入去离子水使反应容器的填充度为85%，然后恒温保持104°C保持75min，反应结束后产物经过去离子水、无水乙醇冲洗，在80°C烘干后即可得到T12纳米粉体。
[0016]结果: 制备得到的金红石型T12粉体，其为球形金红石型纳米T12粉体，平均粒径仅为7nm，分布范围窄(n-n+2，粒径跨度仅为2个纳米)，具有很强的紫外线屏蔽能力，热力学性能稳定，几乎不发生团聚。
[0017]实施例4:
一种新型金红石型二氧化钛纳米粉体的制作工艺，步骤如下:
(1)制备氢氧化钛前驱体:
将1.1 mol/L的TiC14-加到适量的浓盐酸中，并在冰水浴的条件下强力搅拌，制得混合溶液，在搅拌的条件下，将氨水滴加到上述混合溶液中，调整溶液的PH值为4左右，制得氢氧化钛前驱体溶液；
(2)制备氢氧化钛前驱体与改性纤维素的混合溶液:
取重量份数50份的步骤(I)得到的氢氧化钛前驱体溶液，和5份3.lg/L浓度的羟甲基纤维素钠溶液，混合均匀后，调节PH值为6左右，再加上6份0.5g/L浓度的羧甲基纤维素溶液，充分搅拌混合均匀；
(3)水热反应:
将步骤(2)得到的氢氧化钛前驱体与改性纤维素的混合溶液灌入带聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中，再加入去离子水使反应容器的填充度为85%，然后恒温保持98°C保持55min，反应结束后产物经过去离子水、无水乙醇冲洗，在80°C烘干后即可得到T12纳米粉体。
[0018]结果:
制备得到的金红石型T12粉体，其为球形金红石型纳米T12粉体，平均粒径仅为3nm，分布范围窄(n-n+2，粒径跨度仅为2个纳米)，具有很强的紫外线屏蔽能力，热力学性能稳定，几乎不发生团聚。
[0019]实施例5:
一种新型金红石型二氧化钛纳米粉体的制作工艺，步骤如下:
(1)制备氢氧化钛前驱体:
将1.3 mol/L的TiC14-加到适量的浓盐酸中，并在冰水浴的条件下强力搅拌，制得混合溶液，在搅拌的条件下，将氨水滴加到上述混合溶液中，调整溶液的PH值为4左右，制得氢氧化钛前驱体溶液；
(2)制备氢氧化钛前驱体与改性纤维素的混合溶液:
取重量份数50份的步骤(I)得到的氢氧化钛前驱体溶液，和3份2.7g/L浓度的羟甲基纤维素钠溶液，混合均匀后，调节PH值为6左右，再加上8份0.7g/L浓度的羧甲基纤维素溶液，充分搅拌混合均匀；
(3)水热反应:
将步骤(2)得到的氢氧化钛前驱体与改性纤维素的混合溶液灌入带聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中，再加入去离子水使反应容器的填充度为85%，然后恒温保持109°C保持65min，反应结束后产物经过去离子水、无水乙醇冲洗，在80°C烘干后即可得到T12纳米粉体。
[0020]结果:
制备得到的金红石型T12粉体，其为球形金红石型纳米T12粉体，平均粒径仅为5nm，分布范围窄(n-n+2，粒径跨度仅为2个纳米)，具有很强的紫外线屏蔽能力，热力学性能稳定，几乎不发生团聚。
[0021]实施例6对比实验:
本发明人发现，改性纤维素的用量非常重要，稍有偏差就得不到满意的纳米粉体。
[0022]—种新型金红石型二氧化钛纳米粉体的制作工艺，步骤如下:
(1)制备氢氧化钛前驱体:
将1.2 mol/L的TiC14-加到适量的浓盐酸中，并在冰水浴的条件下强力搅拌，制得混合溶液，在搅拌的条件下，将氨水滴加到上述混合溶液中，调整溶液的PH值为4左右，制得氢氧化钛前驱体溶液；
(2)制备氢氧化钛前驱体与改性纤维素的混合溶液:
取重量份数50份的步骤(I)得到的氢氧化钛前驱体溶液，和4份0.5g/L浓度的羟甲基纤维素钠溶液，混合均匀后，调节pH值为6左右，再加上5份3g/L浓度的羧甲基纤维素溶液，充分搅拌混合均匀；
(3)水热反应:
将步骤(2)得到的氢氧化钛前驱体与改性纤维素的混合溶液灌入带聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中，再加入去离子水使反应容器的填充度为85%，然后恒温保持91°C保持78min，反应结束后产物经过去离子水、无水乙醇冲洗，在80°C烘干后即可得到T12纳米粉体。
[0023]结果:
制备得到的金红石型T i02粉体，其为棒状纳米Ti02粉体，平均粒径为19nm，分布范围宽(n-n+8，粒径跨度为8个纳米)。
[0024]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种新型金红石型二氧化钛纳米粉体的制作方法，步骤如下: (1)制备氢氧化钛前驱体: 将1.1-1.3 mol/L的TiC14-加到适量的浓盐酸中，并在冰水浴的条件下强力搅拌，制得混合溶液，在搅拌的条件下，将氨水滴加到上述混合溶液中，调整溶液的PH值为4左右，制得氢氧化钛前驱体溶液； (2)制备氢氧化钛前驱体与改性纤维素的混合溶液: 取的步骤(I)得到的氢氧化钛前驱体溶液，和适量2-3.2g/L浓度的羟甲基纤维素钠溶液，混合均匀后，调节PH值为6左右，再加上适量份0.5-0.7g/L浓度的羧甲基纤维素溶液，充分搅拌混合均匀； (3)水热反应: 将步骤(2)得到的氢氧化钛前驱体与改性纤维素的混合溶液灌入带聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中，再加入去离子水使反应容器的填充度为85%，然后恒温保持90-110°C保持50-85min，反应结束后产物经过去离子水、无水乙醇冲洗，在80 °C烘干后即可得到T12纳米粉体。2.权利要求1所述的新型金红石型二氧化钛纳米粉体的制作方法，其特征在于: 步骤(2)为:取重量份数50份的步骤(I)得到的氢氧化钛前驱体溶液，和3-5份2-3.2g/L浓度的羟甲基纤维素钠溶液，混合均匀后，调节pH值为6左右，再加上5-8份0.5-0.7g/L浓度的羧甲基纤维素溶液，充分搅拌混合均匀。3.权利要求1-2所述的制备方法制备得到的金红石型二氧化钛纳米粉体。
【文档编号】C01G23/053GK105936514SQ201610406383
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年6月12日
【发明人】陈岳林
【申请人】长兴中昊化工有限公司