专利名称：一种多孔TiO<sub>2</sub>微粒的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种多孔Ti02微粒的制备方法。
背景技术：
纳米二氧化钛(Ti02)材料广泛应用到催化、光电响应和太阳 能等领域，是目前研究最广泛的纳米半导体材料之一。纳米Ti02由 于粒径小，比表面积和表面结合力大，高的催化活性、氧化能力、且 无毒、成本低、化学性质稳定性高和能够再生循环利用等优点，能彻 底破坏难生物降解的有机污染物和无机污染物使之完全氧化为C02、 H20等无害物质，为消除环境污染、水处理开辟一条新的途径。目前 合成纳米Ti02粉体的主要制备方法有溶胶一凝胶法、水热合成法和 化学气相沉积等方法。溶胶-凝胶可以合成出粒径分布均匀和化学活 性大的纳米级催化剂，然而这种方法合成的为典型的无定性Ti02， Ti02无机骨架在加热处理过程中很容易发生晶格塌陷和锐钛矿型向 金红石型形态转变。水热合成法可以合成出径粒完整，粒径小，分布 均匀的纳米材料，但是该方法要求反应条件为高温高压。化学气相沉 积法可以合成出粒径小，分散性好，粒度分布窄的纳米材料，但是该 法要求技术和反应设备高，工艺复杂。中国专利(程黎放，纳米级二 氧化钛多孔微球及其制造方法，CN1210101C)将纳米二氧化钛粉末 与纳米二氧化钛胶体混合、研磨，利用喷雾法合成出比表面积为80 m2/g~140m2/g 二氧化钛多孔微球。
离子液体是由有机阳离子和无机或有机阴离子构成的、在室温或 室温附近温度下呈液态的盐类，由于具有的优良溶剂性能、强极性能、 几乎不挥发等优点，而受到广泛关注，应用在化学合成、电化学、萃
取分离、材料制备等诸多领域的应用日益为世人所关注。Y. Zhou等
(J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 14960-14961)和K. Yoo等(Chem. Commun. 2004, 2000-2001)分别利用l-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐 离子液体和l-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体体系合成具有高 比表面积的纳米Ti02。
发明内容
本发明的一种多孔TKD2微粒的制备方法，步骤和条件如下
(1) 按钛酸正丁酯咪唑盐乙醇的摩尔比为l: 0 3: 70， 把它们混合均匀，记为A;将摩尔比为l: 2.5的水和乙醇混合均匀，
记为B; A中的钛酸正丁酯和B中的水摩尔比为1: 30;
(2) 将B逐滴滴入A中，滴完后搅拌反应lh，于70QC回流8h， 然后抽滤，用丙酮洗涤残余的有机物，过滤产物于100°C真空干燥 24h，得到白色粉末；
(3) 将步骤(2)中得到的白色粉末置于箱式电阻炉中于200°0 800。C煅烧4h，得到多孔Ti02微粒。
所述的咪唑盐，优先选用l-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐 (C8mimPF6)。
与已有技术相比，本发明提供的一种多孔Ti02微粒的制备方法
的优点在于本发明采用溶胶-凝胶方法，利用离子液体介质，制备 过程简单和容易调控，提供了一种制备多孔1102微粒的新途径。制
备的多孔Ti02微粒，具有优良的热稳定性，比表面积可以达到364 m2/g，晶粒尺寸为11nm 21nm，平均孔径为4 nm 8 nm，该材料具 有高催化剂活性和优良的热稳定性。
图1为实施例1制备的多孔Ti02微粒的XRD图谱。
图2为实施例1制备的多孔Ti02微粒的SEM图谱。 图3为实施例1制备的多孔Ti02微粒的TEM图谱。 图4为实施例1制备的多孔TK)2微粒的氮气吸附-解吸等温线。
具体实施例方式
实施例1
(l)将摩尔比为l: 3: 70的钛酸正丁酯、l-辛基-3-甲基咪唑六氟
磷酸盐和乙醇混合均匀，记为A;将摩尔比为h 2.5的水和乙醇混 合均匀，记为B; A中的钛酸正丁酯和B中的水摩尔比为h 30。 (2) 将B逐滴滴入A中，滴完后搅拌反应lh后，于7(fC回流8h，然后 抽滤，用丙酮洗涤残余的有机物，过滤产物于100°C真空干燥24h， 得到白色粉末。(3)将步骤(2)中得到的白色粉末置于箱式电阻炉 中分别与于200。C 、 300°C、 400°C、 500°C、 600°C、 700°C、 800°C 煅烧4h，分别得到多孔Ti02微粒。
当烧结温度为200°C时，得到的多孔Ti02微粒由无定形态转为锐 钛矿相；当烧结温度为800°C时，得到的多孔Ti02微粒为纯锐钛矿 相。利用离子液体介质合成的多孔TK)2微粒，具有优良的热稳定性。 由Scherrer公式可计算出200。C和800°C得到的晶粒尺寸分别为llnm 和21nm。该多孔TiO2微粒的平均粒度为800nm,表面的孔由单分散 的纳米粒子堆积而成。该多孔TiO2微粒虽然经过50(fC煅烧后，比 表面积可以达到270 m2/g。 100°C和500°C煅烧得到的多孔1102微粒 的平均孔径分别为4.4nm和7.7nm，总孔体积分别为0.4 cm3/g和0.5 cm3/g。 实施例2
改变钛酸正丁酯、l-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐和乙醇的摩尔比 为l: 0: 70，过滤产物于100°C真空干燥24h，其余的条件按照实施
例1的方法，得到多孔Ti02微粒。其比表面积为124m2/g。 实施例3
改变钛酸正丁酯、l-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐和乙醇的摩尔比 为l: 1: 70，过滤产物于100°C真空干燥24h，其余的条件按照实施 例1的方法，得到多孔Ti02微粒。其比表面积为220m々g。 实施例4
改变钛酸正丁酯、l-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐和乙醇的摩尔比 为l: 3: 70，过滤产物于10(TC真空干燥24h，其余的条件按照实施 例1的方法，得到多孔Ti02微粒。其比表面积为364mVg。
权利要求
1.一种多孔TiO2微粒的制备方法，其特征在于，步骤和条件如下(1)按钛酸正丁酯∶咪唑盐∶乙醇的摩尔比为1∶0～3∶70，把它们混合均匀，记为A；将摩尔比为1∶2.5的水和乙醇混合均匀，记为B；A中的钛酸正丁酯和B中的水摩尔比为1∶30；(2)将B逐滴滴入A中，滴完后搅拌反应1h，于70℃回流8h，然后抽滤，用丙酮洗涤残余的有机物，过滤产物于100℃真空干燥24h，得到白色粉末；(3)将步骤(2)中得到的白色粉末置于箱式电阻炉中于200℃～800℃煅烧4h，得到多孔TiO2微粒。
2. 如权利要求l所述的一种多孔Ti02微粒的制备方法，其特征 在于，所述的咪唑盐为l-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐。
全文摘要
本发明涉及一种多孔TiO<sub>2</sub>微粒的制备方法。采用溶胶-凝胶方法，利用1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体介质合成多孔的纳米晶粒的TiO<sub>2</sub>微粒，TiO<sub>2</sub>微粒的比表面积为124m<sup>2</sup>/g～364m<sup>2</sup>/g，晶粒尺寸为11nm～21nm，平均孔径约为4nm～7nm，该催化剂具有高的比表面积和优良的热稳定性，本发明提供了一种制备多孔TiO<sub>2</sub>微粒的新途径。
文档编号C01G23/00GK101177299SQ200710056250
公开日2008年5月14日 申请日期2007年10月30日 优先权日2007年10月30日
发明者张冬丽, 邓岳锋, 继 陈, 涛 龙 申请人:中国科学院长春应用化学研究所