专利名称：一种制备蓝移型二氧化钛微球的方法
技术领域：
本发明涉及一种二氧化钛微球的制备方法，特别涉及一种采用微波水热法制备蓝移型二氧化钛微球的方法。
背景技术：
二氧化钛(TiO2)晶体是一种应用极为广泛地的典型半导体材料，禁带宽度为约为
3.2ev，因其具有特殊的光学、电学特性而被普遍地运用于航空航天、化工、电子等领域。在具有不同形貌的二氧化钛中，尤以具有最低滑动摩擦系数与较大比表面积的球形微晶运用 更为广泛，可作为性能优良的催化剂、吸附剂、功能陶瓷、高级油漆和涂料的原料，也可用作化学传感器、介电材料、油墨、电子元器件、化妆品的原料等。迄今为止，制备二氧化钛微晶的方法主要有物理气相沉积法、化学气相沉积法、微乳液法、溶胶凝胶法、水热法、溶剂热法及喷雾干燥法等。这些方法要么对设备要求高，环境要求苛刻；要么原料价格昂贵，利用率低；要么工艺复杂，周期长，重复性差。因此，开发生产成本低、制备过程简单、生产周期短、重复性高的二氧化钛微晶球制备工艺对大规模生产与广泛应用具有重要的实际意义。
发明内容
本发明的目的是提出一种操作简单，无特殊气氛要求，且反应时间短，温度低，能耗小，所得的二氧化钛晶体结晶良好，形貌完整，粒径可控，重复性高的制备蓝移型二氧化钛微球的方法。为达到上述目的，本发明采用的技术方案是I)将化学纯的硫酸钛[Ti(SO4)2]加入到去离子水中，并不断搅拌，配置成浓度为O. 0225 O. 0825mol/L 的透明溶液 A ；2)将分析纯的尿素加入到去离子水中，并不断搅拌，配置成浓度为O. 625 2. 5mol/L的透明溶液B;3)在强烈搅拌下将等体积的溶液B缓慢滴加到溶液A中，经超声分散得均匀溶液C；4)配制浓度为O. 01 O. 06mol/L的二甲基甲酰胺溶液记为溶液D，将溶液C与溶液D按20 :1-5的体积比混合，经磁力搅拌得溶液E ；5)将溶液E缓慢移取到以特氟龙为内衬的水热反应釜中，填充度控制在40 70% ;将水热釜密封后放入温压双控微波水热反应仪中以温控模式进行制备反应，其水热温度控制在100 180°C，水热压力控制在I. 5MPa 2. 5MPa，反应时间控制在IOmin 80min，反应结束后自然冷却；6)室温条件下打开水热釜，将所得到白色浑浊液静置60min后，用乙醇与去离子水交替洗涤3次后，以无水乙醇为溶剂进行离心收集，在80°C干燥得产物TiO2微球。 所述的温压双控微波水热反应仪采用MDS-6型温压双控微波水热反应仪。所述的干燥采用电热鼓风干燥箱。
本发明以微波辐射为加热方式，在高温高压的水热环境下制备出具有规则球形形貌的蓝移型二氧化钛微球，其直径约为I 2 μ m，禁带宽度为3. 35ev,且分散性较好。该方法成本低廉，操作简单，周期短，污染小，能耗低且重复性高，适合大规模生产。
有益的效果
I)此方法制得的TiO2微球的结晶性较好，蓝移明显，分散性较好且球体大小可通过改变前驱液组成来进行调控。
2)这种工艺制备TiO2微球的制备需求低，反应周期短，可重复性高。
3)这种工艺过程简单，操作方便，成本低廉，能耗低，污染小。
图I为实施例I制备的TiO2微球的X-射线衍射(XRD)图谱。
图2为实施例3制备的TiO2微球的扫描电镜(SEM)图片。
具体实施方式
下面结合及实施例附图对本发明作进一步详细说明。
实施例I :
I)将化学纯的硫酸钛[Ti(SO4)2]加入到去离子水中，并不断搅拌，配置成浓度为 O. 0225mol/L的透明溶液A ；
2)将分析纯的尿素加入到去离子水中，并不断搅拌，配置成浓度为O. 625mol/L的透明溶液B ;
3)在强烈搅拌下将等体积的溶液B缓慢滴加到溶液A中，经超声分散得均匀溶液 C；
4)配制浓度为O. 01mol/L的二甲基甲酰胺溶液记为溶液D，将溶液C与溶液D按 20 2的体积比混合，经磁力搅拌得溶液E ;
5)将溶液E缓慢移取到以特氟龙为内衬的水热反应釜中，填充度控制在50% ;将水热釜密封后放入MDS-6型温压双控微波水热反应仪中以温控模式进行制备反应，其水热温度控制在120°C，水热压力控制在I. 5MPa，反应时间控制在20min，反应结束后自然冷却；
6)室温条件下打开水热釜，将所得到白色浑浊液静置60min后，用乙醇与去离子水交替洗涤3次后，以无水乙醇为溶剂进行离心收集，在电热鼓风干燥箱于80°C干燥得产物TiO2微球。
由图I检测结果表明，产物为对应标准JCPDF卡片编号NO. 21-1272 [空间群141/ amd(141)]四方锐钛矿结构的TiO2晶。
实施例2
I)将化学纯的硫酸钛[Ti(SO4)2]加入到去离子水中，并不断搅拌，配置成浓度为 O. 0625mol/L的透明溶液A ；
2)将分析纯的尿素加入到去离子水中，并不断搅拌，配置成浓度为I. 5mol/L的透明溶液B ;
3)在强烈搅拌下将等体积的溶液B缓慢滴加到溶液A中，经超声分散得均匀溶液
4)配制浓度为O. 03mol/L的二甲基甲酰胺溶液记为溶液D，将溶液C与溶液D按 20 3的体积比混合，经磁力搅拌得溶液E ;
5)将溶液E缓慢移取到以特氟龙为内衬的水热反应釜中，填充度控制在60% ;将水热釜密封后放入MDS-6型温压双控微波水热反应仪中以温控模式进行制备反应，其水热温度控制在140°C，水热压力控制在2. OMPa，反应时间控制在40min，反应结束后自然冷却；
6)室温条件下打开水热釜，将所得到白色浑浊液静置60min后，用乙醇与去离子水交替洗涤3次后，以无水乙醇为溶剂进行离心收集，在电热鼓风干燥箱于80°C干燥得产物TiO2微球。
实施例3
I)将化学纯的硫酸钛[Ti(SO4)2]加入到去离子水中，并不断搅拌，配置成浓度为 O. 0825mol/L的透明溶液A ；
2)将分析纯的尿素加入到去离子水中，并不断搅拌，配置成浓度为2. 5mol/L的透明溶液B ;
3)在强烈搅拌下将等体积的溶液B缓慢滴加到溶液A中，经超声分散得均匀溶液 C；
4)配制浓度为O. 06mol/L的二甲基甲酰胺溶液记为溶液D，将溶液C与溶液D按 20 5的体积比混合，经磁力搅拌得溶液E ;
5)将溶液E缓慢移取到以特氟龙为内衬的水热反应釜中，填充度控制在60% ;将水热釜密封后放入MDS-6型温压双控微波水热反应仪中以温控模式进行制备反应，其水热温度控制在160°C，水热压力控制在2. 2MPa，反应时间控制在30min，反应结束后自然冷却；
6)室温条件下打开水热釜，将所得到白色浑浊液静置60min后，用乙醇与去离子水交替洗涤3次后，以无水乙醇为溶剂进行离心收集，在电热鼓风干燥箱于80°C干燥得产物TiO2微球。
参见图2检测结果表明，产物为大小均匀均匀，分散性好，直径约为1-2 μ m的球形颗粒，球体表面光滑，没有明显的分级结构。
实施例4
I)将化学纯的硫酸钛[Ti(SO4)2]加入到去离子水中，并不断搅拌，配置成浓度为 O. 035mol/L的透明溶液A ;
2)将分析纯的尿素加入到去离子水中，并不断搅拌，配置成浓度为lmol/L的透明溶液B ;
3)在强烈搅拌下将等体积的溶液B缓慢滴加到溶液A中，经超声分散得均匀溶液 C；
4)配制浓度为O. 02mol/L的二甲基甲酰胺溶液记为溶液D，将溶液C与溶液D按 20 1的体积比混合，经磁力搅拌得溶液E ;
5)将溶液E缓慢移取到以特氟龙为内衬的水热反应釜中，填充度控制在40% ;将水热釜密封后放入MDS-6型温压双控微波水热反应仪中以温控模式进行制备反应，其水热温度控制在100°C，水热压力控制在2. OMPa，反应时间控制在80min，反应结束后自然冷却；
6)室温条件下打开水热釜，将所得到白色浑浊液静置60min后，用乙醇与去离子水交替洗涤3次后，以无水乙醇为溶剂进行离心收集，在电热鼓风干燥箱于80°C干燥得产物TiO2微球。实施 例5:I)将化学纯的硫酸钛[Ti(SO4)2]加入到去离子水中，并不断搅拌，配置成浓度为O. 05mol/L的透明溶液A ;2)将分析纯的尿素加入到去离子水中，并不断搅拌，配置成浓度为2mol/L的透明溶液B ;3)在强烈搅拌下将等体积的溶液B缓慢滴加到溶液A中，经超声分散得均匀溶液C；4)配制浓度为O. 04mol/L的二甲基甲酰胺溶液记为溶液D，将溶液C与溶液D按20 4的体积比混合，经磁力搅拌得溶液E ;5)将溶液E缓慢移取到以特氟龙为内衬的水热反应釜中，填充度控制在70% ;将水热釜密封后放入MDS-6型温压双控微波水热反应仪中以温控模式进行制备反应，其水热温度控制在180°C，水热压力控制在2. 5MPa，反应时间控制在lOmin，反应结束后自然冷却；6)室温条件下打开水热釜，将所得到白色浑浊液静置60min后，用乙醇与去离子水交替洗涤3次后，以无水乙醇为溶剂进行离心收集，在电热鼓风干燥箱于80°C干燥得产物TiO2微球。
权利要求
1.一种制备蓝移型二氧化钛微球的方法，其特征在于 O将化学纯的硫酸钛[Ti(SO4)2]加入到去离子水中，并不断搅拌，配置成浓度为O. 0225 O. 0825mol/L 的透明溶液 A ； 2)将分析纯的尿素加入到去离子水中，并不断搅拌，配置成浓度为O.625 2. 5mol/L的透明溶液B ; 3)在强烈搅拌下将等体积的溶液B缓慢滴加到溶液A中，经超声分散得均匀溶液C； 4)配制浓度为O.01 O. 06mol/L的二甲基甲酰胺溶液记为溶液D，将溶液C与溶液D按20 :1-5的体积比混合，经磁力搅拌得溶液E ； 5)将溶液E缓慢移取到以特氟龙为内衬的水热反应釜中，填充度控制在40 70%;将水热釜密封后放入温压双控微波水热反应仪中以温控模式进行制备反应，其水热温度控制在100 180°C，水热压力控制在I. 5MPa 2. 5MPa，反应时间控制在IOmin 80min，反应结束后自然冷却； 6)室温条件下打开水热釜，将所得到白色浑浊液静置60min后，用乙醇与去离子水交替洗涤3次后，以无水乙醇为溶剂进行离心收集，在80°C干燥得产物TiO2微球。
2.根据权利要求I所述的制备蓝移型二氧化钛微球的方法，其特征在于所述的温压双控微波水热反应仪采用MDS-6型温压双控微波水热反应仪。
3.根据权利要求I所述的制备蓝移型二氧化钛微球的方法，其特征在于所述的干燥采用电热鼓风干燥箱。
全文摘要
一种制备蓝移型二氧化钛微球的方法，将硫酸钛加入到去离子水中得溶液A；将尿素加入到去离子水中得溶液B；将溶液B缓慢滴加到溶液A中得溶液C；取二甲基甲酰胺溶液D与溶液C混合得溶液E；将溶液E移取到以特氟龙为内衬的水热反应釜中，将水热釜密封后放入温压双控微波水热反应仪中以温控模式进行制备反应，反应结束后自然冷却；将所得到白色浑浊液静置后，用乙醇与去离子水交替洗涤，以无水乙醇为溶剂进行离心收集，干燥得产物TiO2微球。本发明以微波辐射为加热方式，在高温高压的水热环境下制备出具有规则球形形貌的蓝移型二氧化钛微球，其直径约为1～2μm，禁带宽度为3.35ev，且分散性较好。
文档编号C01G23/053GK102923769SQ20121045873
公开日2013年2月13日 申请日期2012年11月14日 优先权日2012年11月14日
发明者黄剑锋, 张钦峰, 胡宝云, 曹丽云, 吴建鹏, 费杰, 卢靖, 李翠艳 申请人:陕西科技大学