专利名称：一种无模板法制备纳米结构氧化钛空心微球的方法
技术领域：
本发明涉及一种无模板法制备纳米结构氧化钛空心微球的方法，属于氧化钛制备领域。
背景技术：
目前发现的具有光催化活性的物质中，以纳米氧化钛(TiO2)最具实用意义，在环境治理领域有着巨大的经济、环境和社会效益。但就纳米TiO2而言，也存在几个关键的技术难题制约着其大规模工业应用，其中包括量子效率低(不到4%)，难于处理大量的高浓度工业废气和废水；难于在既保持较高的光催化活性又满足特定的理化性能要求的条件下将其均匀地、牢固地负载在其它载体上；易团聚和再生困难。研究表明，将纳米TiO2制备成纳米结构空心微球形式可以很好的解决上述问题。国内外学者已经对TiO2空心微球的制备开展了很多有意义的研究工作，其中牺牲模板法是最经典，使用最广的制备方法。常用的模板主要包括聚苯乙烯球(PS)、大孔聚合物、胶体粒子、微乳液滴、胶束等。Frank Caruso等(Caruso F，Shi XY, Caruso RA, Caruso, A. Hollow titania spheres from layered precursor deposition on sacrificial colloidal core particles. Adv. Mater., 2001, 13 (10) : 740-744)还将逐层自组装技术与模板法结合应用于TiO2空心微球的制备。虽然模板法和逐层自组装法可以准确控制产物的形貌，但是这些方法需要通过高温煅烧或溶剂溶解等方式去除模板，煅烧容易导致微球破裂，而溶剂溶解使用的溶剂有时毒性很大，同时为控制壳层厚度有时会使制备过程变得十分繁琐，耗时耗资。尽管期间也有其它诸如化学气相沉积、离子液体界面合成等新技术提出，但是前者需要特定较复杂的仪器装置，而后者所制备的空心微球壳层厚度较薄且不易控制。因此，发展新的简单低耗的氧化钛空心微球制备方法是加快其实际应用的关键。钛酸酯类能迅速水解形成相应的金属多羟基化合物，该产物具有缩聚性，它可以通过形成氧桥键的缩聚反应实现缩合，最后形成金属氢氧化物凝胶，凝胶经干燥、煅烧得到 Ti02。该过程的化学方程式为
权利要求
1.一种无模板制备纳米结构氧化钛空心微球的方法，其特征在于，包括以下步骤(1) 将无水乙醇、浓硫酸和水加入反应器内，电磁搅拌下滴加钛酸四丁酯，滴加完毕后继续搅拌，得到透明反应前驱物，加入到反应器内的无水乙醇、浓硫酸、水和钛酸四丁酯的摩尔比为 55 200:0. 2 O. 8:0. 5 3. O : I. O ;(2)将所述透明反应前驱物加入到高压釜内，将高压釜加热后自然冷却至室温，将产物离心分离，洗涤，干燥。
2.如权利要求I所述的一种无模板制备纳米结构氧化钛空心微球的方法，其特征在于，步骤(I)中浓硫酸的质量分数为98%。
3.如权利要求I所述的一种无模板制备纳米结构氧化钛空心微球的方法，其特征在于，步骤(I)中电磁搅拌速度为300 800转/分。
4.如权利要求I所述的一种无模板制备纳米结构氧化钛空心微球的方法，其特征在于,加入到反应器内的无水乙醇、浓硫酸、水和钛酸四丁酯的摩尔比为55:0. 4:1. O :1. O。
5.如权利要求I所述的一种无模板制备纳米结构氧化钛空心微球的方法，其特征在于，钛酸四丁酯的滴加速度为15 30mL. IT1。
6.如权利要求I所述的一种无模板制备纳米结构氧化钛空心微球的方法，其特征在于，钛酸四丁酯滴加完毕后继续搅拌10 30min。
7.如权利要求I所述的一种无模板制备纳米结构氧化钛空心微球的方法，其特征在于，步骤(2)中加入到高压釜的反应前驱物为高压釜内罐体积的60 80%。
8.如权利要求I所述的一种无模板制备纳米结构氧化钛空心微球的方法，其特征在于，步骤(2)中高压釜加热的温度为180 220°C，加热的时间为4 6小时。
9.如权利要求I所述的一种无模板制备纳米结构氧化钛空心微球的方法，其特征在于,步骤(2 )中使用无水乙醇洗漆。
10.如权利要求I所述的一种无模板制备纳米结构氧化钛空心微球的方法，其特征在于，步骤(2)中洗涤完毕后，于50°C下真空干燥24小时。
全文摘要
本发明公开了一种无模板制备纳米结构氧化钛空心微球的方法，属于氧化钛制备领域。包括以下步骤(1)将无水乙醇、浓硫酸和水加入反应器内，电磁搅拌下滴加钛酸四丁酯，滴加完毕后继续搅拌，得到透明反应前驱物，加入到反应器内的无水乙醇、浓硫酸、水和钛酸四丁酯的摩尔比为55～200:0.2～0.8:0.5～3.01.0；(2)将所述透明反应前驱物加入到高压釜内，将高压釜加热后自然冷却至室温，将产物离心分离，洗涤，干燥。本发明方法制备氧化钛空心微球不需要模板，微球的结构稳定，并且能达到节能的效果。
文档编号B82Y40/00GK102583523SQ201210008770
公开日2012年7月18日 申请日期2012年1月12日 优先权日2012年1月12日
发明者孙秀果, 张建民, 李艳廷, 李静, 魏雨 申请人:石家庄铁道大学