一种制备CaTi₂O₄(OH)₂纳米层的方法

专利名称：一种制备CaTi₂O₄(OH)₂纳米层的方法
技术领域：
本发明涉及制备CaTi2O4(OH)2纳米层的方法。
背景技术：
CaTi2O4(OH)2和CaTiO3都是由钙、钛氧化物组成。但是，在自然界中，它们分布数量相差却很大。最近，已经有报道通过水热法和固相法制备了 CaTiO3相。但有关制备 CaTi2O4 (OH) 2报道几乎没有。CaTi2O4 (OH) 2纳米层与CaTiO3正交结构不同，它是一种Kassite 层状结构，类似于水滑石，是由钙氧八面体和钛氧八面体的主体层板和层间OH—通过非共价键的相互作用组装而成的化合物。目前，CaTi2O4(OH)2层状结构的制备和性能研究几乎空白。对层状结构来说，由于它主体层板的化学组成可调变；层间客体阴离子的种类和数量可调变以及插层组装体的粒径尺寸和分布可调控等特点，已被广泛应用在离子交换器，吸收装置，光催化剂，电活性材料和光活性材料等工业领域，而Kassite结构[CaTi2O4(OH)2]也属于层状金属氧化物,这意味着它也有类似于层状金属氧化物水滑石材料的工业领域。根据理论基础，CaTi2O4(OH)2在发生化学反应的过程中，会有电子得失，因而CaTi2O4 (OH) 2层状有可能在电化学领域有广阔的应用前景。

发明内容
本发明的目的是提供一种用一步水热法制备CaTi2O4(OH)2纳米层的方法。本发明制备CaTi2O4(OH)2纳米层的方法，采用的是水热法，步骤如下
I)将钛酸丁酯溶解于乙醇溶剂中，钛酸丁酯和乙醇的摩尔比为I :广5，搅拌至均匀得到A液；
2)将二水氯化钙溶解于蒸馏水中，然后加入乙醇，搅拌至均匀得到B液，二水氯化钙 水乙醇的摩尔比是I :I 600 Γ10 ；
3)搅拌下，将A液逐滴滴入B液中，调节pH值至8 12，放在水热釜中，在18(T200°C下保温l 36h，用蒸馏水洗涤，获得CaTi2O4(OH)2纳米层。本发明的有益效果在于
本发明在低温非平衡条件下，采用廉价原料二水氯化钙和钛酸丁酯，以水-乙醇作为溶剂通过一步水热法制备了 CaTi2O4(OH)2纳米层。本发明工艺路线简单，通过调节工艺参数可以方便地控制CaTi2O4(OH)2纳米层。


图I是实例I的CaTi2O4 (OH)2纳米层的X射线衍射图谱。图2是CaTi2O4(OH)2纳米层的扫描电镜照片。图3是CaTi2O4(OH)2纳米层的透射电镜照片。图4是CaTi2O4(OH)2纳米层的光学性能图谱。
图5是CaTi2O4 (OH) 2纳米层分解甲基橙溶液的光催化活性，图中C/Q为降解率，C0 和C分别为光照时间为O和t时的甲基橙的浓度。
具体实施例方式实施例I
1)将钛酸丁酯溶解到乙醇中，钛酸丁酯和乙醇的摩尔比是I:5，搅拌至均匀得到A液；
2)将二水氯化钙溶于蒸馏水中，并与乙醇混合搅拌得到B液，二水氯化钙水乙醇的摩尔比是I :400 10 ；
3)将A液逐滴滴入B液中，搅拌lOmin，而后逐渐滴加NaOH溶液，调节pH值至8，继续搅拌15min混合后放在水热爸中，在水热温度180°C下保温36h,用蒸懼水洗漆6次,获得 CaTi2O4(OH)2纳米层。其X射线衍射图谱如图I所示，其衍射峰与CaTi2O4(OH)2相的标准图谱一致，说明所得产品为CaTi2O4(OH)2相。实施例2
1)将钛酸丁酯溶解到乙醇中，钛酸丁酯和乙醇的摩尔比是I:5，搅拌至均匀得到A液；
2)将二水氯化钙溶于蒸馏水中，并与乙醇混合搅拌得到B液，二水氯化钙水乙醇的摩尔比是I :50 5 ；
3)将A液逐滴滴入B液中，搅拌5min，而后逐渐滴加氨水溶液，调节pH值至12，继续搅拌15min混合后放在水热釜中，在水热温度200°C下保温24h。用蒸馏水洗涤3次获得 CaTi2O4(OH)20其扫描电镜照片和透射电镜照片见图2和图3，由图2和图3可以清楚的看到该样品形貌呈片状，与传统的立方体形貌不同。实施例3
1)将钛酸丁酯溶解到乙醇中，钛酸丁酯和乙醇的摩尔比是I:1，搅拌至均匀得到A液；
2)将二水氯化钙溶于水中，并与乙醇混合搅拌得到B液，二水氯化钙冰乙醇的摩尔比是I :400 5 ；
3)将A液逐滴滴入B液中，搅拌8min，而后逐渐滴加KOH溶液，调节pH值至8，继续搅拌15min混合后放在水热釜中，在水热温度200°C下保温18h，用蒸馏水洗涤6次，获得 CaTi2O4(OH)2相。对样品进行了光学性能测试如图4所示，测试结果表明本发明制备的 CaTi2O4(OH)2纳米层在可见光区几乎没有吸收，只有在紫外光区有吸收，该样品的吸收边是 358nm。根据能带计算公式Eg=1240/λ可知，该能带为3. 46ev。同时对样品进行了光催化性能测试如图5所示。测试结果表明本发明制备的CaTi2O4(OH)2纳米层具有一定的光催化性能。实施例4
1)将钛酸丁酯溶解到乙醇中，搅拌至均匀得到A液，钛酸丁酯和乙醇的摩尔比是I:3 ；
2)将二水氯化钙溶于水中，并与乙醇混合搅拌得到B液，二水氯化钙水乙醇的摩尔比是 I :50 8 ；
3)将A液逐滴滴入B液中，搅拌8min，而后逐渐滴加NaOH溶液，调节pH值至8，继续搅拌15min混合后放在水热釜中，在水热温度200°C下保温18h，用蒸馏水洗涤6次，获得 CaTi2O4 (OH) 2相。
权利要求
1.一种制备CaTi2O4(OH)2纳米层的方法，其特征是包括以下步骤1)将钛酸丁酯溶解于乙醇溶剂中，钛酸丁酯和乙醇的摩尔比为I:广5，搅拌至均匀得到A液；2)将二水氯化钙溶解于蒸馏水中，然后加入乙醇，搅拌至均匀得到B液，二水氯化钙 水乙醇的摩尔比是I :I 600 Γ10 ；3)搅拌下，将A液逐滴滴入B液中，调节pH值至8 12，放在水热釜中，在18(T200°C下保温l 36h，用蒸馏水洗涤，获得CaTi2O4(OH)2纳米层。
全文摘要
本发明公开了一种制备CaTi2O4(OH)2纳米层的方法，采用的是水热法，首先将钛的化合物溶解于乙醇溶剂中，得到A液；再将二水氯化钙、蒸馏水和乙醇溶剂混合，得到B液；将A液缓慢的逐滴滴入B液中，调节pH值至8~12，搅拌混合后，放于水热釜中，在180~260℃下保温1~36h，得CaTi2O4(OH)2纳米层。本发明采用廉价原料二水氯化钙和钛酸丁酯，以水-乙醇作为溶剂通过一步水热法制备了纯CaTi2O4(OH)2纳米层，工艺路线简单，所制备的CaTi2O4(OH)2纳米层产量高，可控性强。
文档编号C01G23/00GK102583520SQ20121007538
公开日2012年7月18日 申请日期2012年3月21日 优先权日2012年3月21日
发明者董伟霞, 赵高凌, 韩高荣 申请人:浙江大学