技术领域
本发明涉及二氧化钛，尤其是涉及一种超薄B相二氧化钛纳米片的制备方法。
背景技术：
二氧化钛，俗称钛粉、钛白，是一种重要的无机化工产品。由于二氧化钛在光催化、涂
料、塑料、造纸、合成纤维、印刷油墨、橡胶、搪瓷等工业领域的重要用途，其消费量已成
为经济学家用来衡量一个国家生活水平的主要标志之一。世界二氧化钛产量发展一度十分迅
速，1920年仅为1kt，1925年为5kt，自1941年美国市场上出现了金红石型商品二氧化钛以来，
1974年达到2.5Mt。其后，由于受能源和环保等因素的影响，产量下降。自1984年以来，国际
二氧化钛出现了供不应求的局面。
随着基础研究对纳米材料、纳米组装体系等人工组装合成的纳米结构越来越深入的关注，
纳米材料已很大程度上可以按照人们的意愿设计、组装、成为新的体系，使这些体系更有目
的地具有人们所希望的特性。纳米二氧化钛正是这样一种体系，由于它透明性和吸收紫外线
功能的高度统一，使得它一经问世，便在功能性薄膜、太阳能电源、结构陶瓷，功能陶瓷、
抗老化橡胶、功能油漆、光催化降解剂、保洁抗菌材料、化妆品工业等领域引起广泛关注。
在纳米材料的市场增长中，0维-3维结构技术，超精度加工技术，超薄膜生产技术，横向结构
技术所制造的产品最具市场增长潜力。
二氧化钛的生产属于高度技术密集型，生产难度大。迄今世界上只有20多个国家约40家
公司生产，其中80％～85％的生产能力集中在西欧、北美和日本。中国二氧化钛的工业化生
产始于20世纪50年代，目前主要采用硫酸法生产锐钛型二氧化钛及少量金红石型二氧化钛，
其主要缺点是硫酸用量大、废副品产量高。而国际常用的氯化法制备二氧化钛的方法存在能
耗高、污染大等缺点。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供使用原材料易得、步骤简便、能耗较少的一种超薄B相二氧化钛
纳米片的制备方法。
本发明包括以下步骤：
1)将钛的前驱体加入乙二醇中，搅拌后得到乙二醇钛溶液；
2)在步骤1)得到的乙二醇钛溶液中加入水，搅拌后将所得溶液在150～180℃下反应，
然后对所得的悬浊液进行离心，得白色沉淀；
3)将步骤2)所得白色沉淀洗涤，晾干，即得超薄B相二氧化钛纳米片。
在步骤1)中，所述钛的前驱体可采用四氯化钛；所述搅拌可搅拌至溶液澄清无沉淀；
所述钛的前驱体与乙二醇的体积比可为1∶(10～50)。
在步骤2)中，所述乙二醇钛溶液与水的体积比可为(10～50)∶1；所述搅拌的时间可
为10～30min；所述反应可在反应釜或烧瓶中反应，反应的时间可为4～12h。
在步骤3)中，所述洗涤可依次用水和乙醇洗涤至少1次。
B相二氧化钛不同于常见的金红石相、锐钛矿相和板钛矿相，是一种介稳态的二氧化钛，
它具有开放的微孔结构，因此具有比其他纳米二氧化钛产品更大的比表面积。目前世界上尚
没有大量合成二氧化钛B相的报道。另外，本发明合成的超薄二氧化钛纳米片是典型的二维
结构材料，具有超薄的结构特点，因此可以预见其在光、电、催化等工业生产有较高的利用
价值和市场前景。
本发明利用四氯化钛作为钛源，在乙二醇的作用下预先合成中间体乙二醇钛，再利用溶
剂热反应使其在酸性条件下水解，从而得到超薄B相二氧化钛纳米片。本发明使用原材料易
得，步骤简便，能耗较少。
本发明通过对乙二醇钛的溶剂热处理就能获得超薄B相二氧化钛纳米片。相对于现有的
工业制备二氧化钛的方法，本发明优点在于：
(1)本发明可以合成出B相二氧化钛。不同于常见的金红石相、锐钛矿相和板钛矿相，
B相二氧化钛具有丰富的开放的微孔结构，使其具有较大的比表面积。
(2)使用廉价的四氯化钛和乙二醇作为原料。与传统的硫酸法相比，本发明不需要大量
使用硫酸，废副品产量少。
(3)本发明可以选择较温和的反应温度，远低于乙二醇的沸点，反应压力不大，有利于
放大操作。
(4)通过本发明制备的超薄二氧化钛纳米片，其厚度在2nm内，且呈现典型的二维材
料性质，有很好的应用价值。
(5)本发明可操作性强，反应装置简单，合成与后处理条件温和，制备过程条件温和，
反应过程清洁无污染，反应效率高，相比其他合成方法有良好的工业合成前景。
附图说明
图1为所得的超薄二氧化钛的透射电子显微镜图。
图2为所得的超薄二氧化钛的粉末X涉嫌衍射图。表明其独特的B相结构。
图3为所得的超薄二氧化钛的氮气吸附曲线。
图4为所得的超薄二氧化钛的表面电荷与溶液pH关系。
具体实施方式
下面通过实施例结合附图对本发明作进一步说明。
实施例1
(1)在敞口烧杯中，将1mL四氯化钛加至30mL乙二醇中，搅拌10min后得到乙二醇
钛溶液。
(2)将1mL水加入步骤(1)所制乙二醇钛溶液中，搅拌10min后将所得溶液转移到
反应釜中，然后在150℃下反应4h，然后对所得的悬浊液进行离心。
(3)将步骤(2)所得白色沉淀用水和乙醇洗涤3次，然后自然晾干后即得目标产物。
由图1可以看出，所制备的超薄二氧化钛为典型的二维材料结构。由图2可以看出，所
得的超薄二氧化钛的粉末X涉嫌衍射图表明其独特的B相结构。基于超薄二氧化钛的氮气吸
附曲线(图3)，可以看出超薄二氧化钛具有典型的微孔材料的吸附行为，通过BET方法计算
可得超薄二氧化钛的比表面积为340m2/g，而且介孔含量少则表明产物基本都是超薄的纳米
片状结构。图4所示的表面电荷表明所制得的二氧化钛纳米片等电点在8.6左右，在中性水
溶液中带正电荷。
实施例2
(1)在敞口烧杯中，将3mL四氯化钛加至30mL乙二醇中，搅拌10min后得到乙二醇
钛溶液。
(2)将3mL水加入步骤(1)所制乙二醇钛溶液中，搅拌10min后将所得溶液转移到
烧瓶中，然后在150℃下反应4h，然后对所得的悬浊液进行离心。
(3)将步骤(2)所得白色沉淀用水和乙醇洗涤3次，然后自然晾干后即得目标产物。
实施例3
(1)在敞口烧杯中，将1mL四氯化钛加至30mL乙二醇中，搅拌10min后得到乙二醇
钛溶液。
(2)将1mL水加入步骤(1)所制乙二醇钛溶液中，搅拌10min后将所得溶液转移到
烧瓶中，然后在160℃下反应4h，然后对所得的悬浊液进行离心。
(3)将步骤(2)所得白色沉淀用水和乙醇洗涤3次，然后自然晾干后即得目标产物。
实施例4
(1)在敞口烧杯中，将1mL四氯化钛加至30mL乙二醇中，搅拌10min后得到乙二醇
钛溶液。
(2)将1mL水加入步骤(1)所制乙二醇钛溶液中，搅拌10min后将所得溶液转移到
烧瓶中，然后在180℃下反应4h，然后对所得的悬浊液进行离心。
(3)将步骤(2)所得白色沉淀用水和乙醇洗涤3次，然后自然晾干后即得目标产物。
实施例5
(1)在敞口烧杯中，将5mL四氯化钛加至30mL乙二醇中，搅拌10min后得到乙二醇
钛溶液。
(2)将5mL水加入步骤(1)所制乙二醇钛溶液中，搅拌10min后将所得溶液转移到
烧瓶中，然后在150℃下反应4h，然后对所得的悬浊液进行离心。
(3)将步骤(2)所得白色沉淀用水和乙醇洗涤3次，然后自然晾干后即得目标产物。
实施例6
(1)在敞口烧杯中，将50mL四氯化钛加至300mL乙二醇中，搅拌10min后得到乙二
醇钛溶液。
(2)将50mL水加入步骤(1)所制乙二醇钛溶液中，搅拌10min后将所得溶液转移到
烧瓶中，然后在150℃下反应4h，然后对所得的悬浊液进行离心。
(3)将步骤(2)所得白色沉淀用水和乙醇洗涤3次，然后自然晾干后即得目标产物。
实施例7
(1)在敞口烧杯中，将1mL四氯化钛加至30mL乙二醇中，搅拌10min后得到乙二醇
钛溶液。
(2)将1mL水加入步骤(1)所制乙二醇钛溶液中，搅拌10min后将所得溶液转移到
烧瓶中，然后在150℃下反应12h，然后对所得的悬浊液进行离心。
(3)将步骤(2)所得白色沉淀用水和乙醇洗涤3次，然后自然晾干后即得目标产物。
本发明利用四氯化钛作为钛源，在乙二醇的作用下预先合成中间体乙二醇钛；再利用溶
剂热反应使其在酸性条件下水解，从而得到超薄B相二氧化钛纳米片。具有可操作性强，使
用原材料易得，成本低廉，能耗较少，步骤简便，反应装置简单，合成与后处理条件温和，
制备过程条件温和、反应过程清洁无污染，反应效率高等优点。