专利名称：一步水热法合成核壳型TiO的制作方法
技术领域：
本发明涉及纳米级核壳型复合粉体的制备方法，具体涉及一步水热法合成核壳型TiO2/Al2O3纳米粉体的制备方法。
背景技术：
纳米二氧化钛是一种附加值很高的功能精细无机材料。因其具备良好的耐候性、耐化学腐蚀性、抗紫外线能力强、透明性优异等特点，被广泛应用于汽车面漆、感光材料、光催化剂、化妆品、食品包装材料、陶瓷添加剂、气体传感器及电子材料等。但由于纳米TiO2大的比表面积及较多的表面空键，在制备和应用过程中极易发生团聚，使其优异的性能得不到充分的发挥。纳米TiO2粉体经过核壳改性后可成为一种新的功能材料，能够充分发挥核壳两种材料的协同效应。
核壳结构纳米复合材料的传统制备方法主要是溶胶-凝胶(Sol-Gel)技术与浸渍法、滚涂或喷涂法相结合，以及溶胶-凝胶技术与自组装技术相结合。核壳型纳米粉体材料的传统制备工艺，基本上都是采用先制备好纳米核粒再进行包膜的工艺路线，而且都要经过后期的晶化热处理，因而工艺流程复杂、生产周期长、制造成本高，实现产业化有一定的局限性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种核壳型纳米粉体的制备工艺，此工艺可进一步控制团聚的发生，获得稳定性更好、粒径分布均匀、晶体发育良好的粉体。利用TiCl4溶液先和氨水沉淀，然后在适宜的pH值下同时滴加氨水和AlCl3溶液，获得前驱物，再经过过滤、洗涤、水热反应干燥制得。
本发明所述的一步水热法合成核壳型TiO2/Al2O3纳米粉体的制备方法，包括如下步骤首先以TiCl4溶液为原料滴加氨水，控制pH值8.5～9.0使溶液中的Ti4+沉淀完全，制得TiO2的前驱物Ti(OH)4；然后滴加AlCL3溶液到Ti(OH)4中，与此同时滴加氨水到Ti(OH)4中，调节pH值为8.8～9.5，在Ti(OH)4表面形成Al(OH)3包膜，获得前驱物；前驱物以Ti(OH)4/Al(OH)3的形式置入高压釜进行水热反应，待水热反应完成后卸压并过滤，再用无水乙醇进行醇水交换，干燥得到TiO2/Al2O3纳米粉体。
上述TiCl4溶液的浓度为0.2～0.3M，AlCL3溶液的浓度为0.5～1M，浓度为15％的氨水，水热反应温度为240～260℃，水热保温时间为2～3小时。
本发明制得的核壳型纳米复合粉体具有颗粒均匀、包膜厚度均匀适中，晶粒发育完整、团聚程度轻。可以很好分散于水性涂料中。
本发明制得的核壳型纳米复合粉体核壳质量比约为4∶1，且壳是成膜包覆于核表面。
本发明可以通过水热反应一次得到核壳型纳米粉体，且水热温度和水热压力较低。
本发明所得到的最终产物可以以粉末的形式提供，也可以用其它的形式提供，如膜等。
本发明的优点1.实现从制备前驱体开始一步合成核壳型的纳米粉体，缩短工艺流程，减少生产时间；2.合成的核壳型纳米粉体具有纯度高，粒度分布窄，晶粒组分和形态可控，团聚程度轻，制得的产品壳层致密均匀等优点；3.合成核壳型纳米粉体不需要后期的晶化热处理，可以减少后处理过程中因研磨、高温煅烧带来的不利因素；4.水热法一步制备核壳型纳米粉体复合材料易实现工业化用该方法制备的核壳型TiO2/Al2O3纳米粉体可以较好地分散于水性涂料中，从而对涂料进行改性，获得高附加值的涂料。
本发明采用水热工艺所得粉体粒度可控、基本无团聚，还具有操作流程简单等特点。本发明采用水热法制备得到的纳米级核壳型复合粉体壳层是部分晶化的六方晶系Al2(OOH)2，该材料是纳米锐钛矿型TiO2。
图1本发明产品不同pH条件下产品的XRD谱图具体实施方式
本发明不受以下实施例限制。
实施例1称取9克的四氯化钛，加入去离子水配成0.2M的溶液，在控制150r/min的搅拌速度下以1-2滴/秒的速度滴加15％的氨水，控制pH值8.5使溶液中的Ti4+沉淀完全，得到Ti(OH)4沉淀并陈化0.5h；称取6克AlCl3.6H2O到烧杯中，加入去离子水配成一定浓度的溶液，然后以1-2滴/秒的速度滴加到分散均匀的Ti(OH)4沉淀混浊液中，继续进行搅拌，与此同时以2-3滴/秒的速度滴加15％的氨水到混浊液中，调节pH值为8.8，并陈化一定时间后，抽滤并用去离子水洗涤数次直到用AgNO3检测滤液没有出现沉淀为止，此时抽滤得到的沉淀物为核壳型Ti(OH)4/Al(OH)3前驱物。前驱体加入一定量的去离子水，搅拌使其分散均匀，然后置入高压釜内水热反应，控制水热温度240℃、保温2小时。待水热反应完成后卸压并过滤，再用无水乙醇进行醇水交换，最后在60℃烘箱中干燥3h得到最终产品纳米TiO2/Al2O3。X-射线衍射图见图1中的a线。
实施例2称取12克的四氯化钛，加入去离子水配成0.25M的溶液，在控制150r/min的搅拌速度下以1-2滴/秒的速度滴加15％的氨水，控制pH值8.8使溶液中的Ti4+沉淀完全，得到Ti(OH)4沉淀并陈化0.5h；称取7.5克AlCl3.6H2O到烧杯中，加入去离子水配成一定浓度的溶液，然后以1-2滴/秒的速度滴加到分散均匀的Ti(OH)4沉淀混浊液中，继续进行搅拌，与此同时以2-3滴/秒的速度滴加15％的氨水到混浊液中，调节pH值为9.2，并陈化一定时间后，抽滤并用去离子水洗涤数次直到用AgNO3检测滤液没有出现沉淀为止，此时抽滤得到的沉淀物为核壳型Ti(OH)4/Al(OH)3前驱物。前驱体加入一定量的去离子水，搅拌使其分散均匀，然后置入高压釜内水热反应，控制水热温度250℃、保温2.5小时。待水热反应完成后卸压并过滤，再用无水乙醇进行醇水交换，最后在60℃烘箱中干燥3h得到最终产品纳米TiO2/Al2O3。X-射线衍射图见图1中的b线。
实施例3称取6克的四氯化钛，加入去离子水配成0.3M的溶液，在控制150r/min的搅拌速度下以1-2滴/秒的速度滴加15％的氨水，控制pH值9.0使溶液中的Ti4+沉淀完全，得到Ti(OH)4沉淀并陈化0.5h；称取5.1克AlCl3.6H2O到烧杯中，加入去离子水配成一定浓度的溶液，然后以1-2滴/秒的速度滴加到分散均匀的Ti(OH)4沉淀混浊液中，继续进行搅拌，与此同时以2-3滴/秒的速度滴加15％的氨水到混浊液中，调节pH值为9.5，并陈化一定时间后，抽滤并用去离子水洗涤数次直到用AgNO3检测滤液没有出现沉淀为止，此时抽滤得到的沉淀物为核壳型Ti(OH)4/Al(OH)3前驱物。前驱体加入一定量的去离子水，搅拌使其分散均匀，然后置入高压釜内水热反应，控制水热温度260℃、保温3小时。待水热反应完成后卸压并过滤，再用无水乙醇进行醇水交换，最后在60℃烘箱中干燥3h得到最终产品纳米TiO2/Al2O3。X-射线衍射图见图1中的c线。
权利要求
1.一种一步水热法合成核壳型TiO2/Al2O3纳米粉体的制备方法，其特征在于包括如下步骤首先以TiCl4溶液为原料滴加氨水，控制pH值8.5～9.0使溶液中的Ti4+沉淀完全，制得TiO2的前驱物Ti(OH)4；然后滴加AlCL3溶液到Ti(OH)4中，与此同时滴加氨水到Ti(OH)4中，调节pH值为8.8～9.5，在Ti(OH)4表面形成Al(OH)3包膜，获得前驱物；前驱物以Ti(OH)4/Al(OH)3的形式置入高压釜进行水热反应，待水热反应完成后卸压并过滤，再用无水乙醇进行醇水交换，干燥得到TiO2/Al2O3纳米粉体。
2.根据权利要求1所述的一步水热法合成核壳型TiO2/Al2O3纳米粉体的制备方法，其特征在于上述TiCl4溶液的浓度为0.2～0.3M，AlCL3溶液的浓度为0.5～1M，浓度为15％的氨水，水热反应温度为240～260℃，水热保温时间为2～3小时。
全文摘要
本发明公开了一种一步水热法合成核壳型TiO
文档编号C04B35/10GK1850724SQ20061003548
公开日2006年10月25日 申请日期2006年5月16日 优先权日2006年5月16日
发明者邓淑华, 黄慧民, 周立清, 刘志平, 欧得华 申请人:广东工业大学