专利名称：一种负载型纳米二氧化钛的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种负载型纳米二氧化钛的制备方法，属于无机功能材料制备领域。二、 背景技术纳米二氧化钛是具有良好光催化活性的环境友好型光催化剂，为了提高二氧化钛的光催 化活性，其颗粒必须足够小以提供活性点位，但这种细小的纳米材料易发生团聚且难以回收 利用。将纳米颗粒通过后合成法固定于多孔硅材料的孔道中不仅更有分散和利于回收利用， 而且可以通过多孔材料的孔径大小控制纳米颗粒的尺寸。介孔载体上二氧化钛的引入， 一般是通过液相中主体与客体前驱物。实现金属化合物在 介孔材料上的固定一般有以下三种途径直接嫁接法、间接嫁接法、瓶中造船法。通常，纳 米二氧化钛颗粒的引入是利用有机醇钛盐在介孔孔道中的水解得到的，此类文献频有报 道，Wei Wang等人以环己烷作为介质，利用异丙氧基钛在SBA-15孔道中水解制得Ti02含量为 24. 4%的材料，多歩浸渍法有效的控制了Ti02颗粒大小并可以尽可能提高Ti02的含量，将其应用 于雌激素和苯酚的光降解中，得到良好的催化效果。A.M. Busuioc等人用异丙氧基钛作为钛源 在酸性溶液中水解制得纳米Ti02，将其应用于Rhodamine 6G染料降解中并分析了吸附和光降 解效率的关系。但以有机钛醇盐作为钛源，不仅价格昂贵、需要有机溶剂作为介质且水解条 件难以控制，因此选择无机钛盐作为水解前驱物具有价格便宜、操作简便等优势。三、 发明内容针对现有技术的不足，本发明提供一种无机钛盐作为水解前驱物的负载型纳米二氧化钛 的制备方法。本发明是以多孔硅分子筛为主体，以纳米二氧化钛为客体的负载型纳米二氧化钛的制备方法，客体材料大小被主体材料的纳米级孔道限制；具体步骤如下配置浓度范围为6. 25mmol/mr37. 5iraiol/mL的无机钛盐水溶液，以水或有机酸水溶液为溶 剂；采用等体积浸渍方法将引入多孔材料内部，将浸渍好的样品室温下放置24小时，移入具 有聚四氟内衬的水热罐中，在温度范围8(TC、20'C条件下水解0.5 4h小时，然后高温焙烧， 焙烧温度50(rC"0(TC，焙烧时间是2小时，得具有一定光催化活性的复合材料。上述多孔分子筛材料是SBA、 MCM系列介孔分子筛、氧化硅气凝胶多孔硅材料。上述是无机钛盐为硫酸钛和硫酸氧钛。上述制得的负载型纳米二氧化钛应用于有机物的光降解和催化剂载体材料。
通过XRD、 BET、 TEM等手段对复合材料进行了表征，结果表明二氧化钛颗粒较均匀的分布 在多孔材料内部，规则的孔道对颗粒的增长起到限制作用。将此复合材料应用于有机物光降 解中，效果良好。四
图1为主体SBA-15TEM图，图2为一次浸渍Ti:Si^:5， 700度焙烧后复合材料TEM图， 图3为复合载体甲基橙光降解效果与钛含量相同的商品二氧化钛P25及主体比较。五具体实施方式
实例l :SBA-15为主体，硫酸钛溶液为客体前驱物配制浓度分别6g/10mL的硫酸钛水溶液，记为a)溶液。将lmL a)溶液等体积浸渍lg SBA-15中，将浸渍好的SBA-15转移到入称量瓶中，然后将称量瓶放入带有聚四氟乙烯内衬 的水热罐中120'C水解4h，为了保证浸渍到SBA-15孔道中的硫酸钛水解所需水分，预先在水 热罐中倒入少量与浸渍所用浓度相同的硫酸钛溶液。得二氧化钛与一-氧化硅质量比为1: 5样 品。将一次负载的样品700'C焙烧两小时后，再重复上述浸渍、水解、过程，得多次负载二 氧化钛SBA-15，表征结果显示Ti: Si比达到2: 5时仍不会对主体本身孔道造成严重堵塞。实例2:SBA-15为主体，硫酸钛溶液为客体前驱物配制浓度分别3g/10tnL的硫酸钛溶液，记为a)溶液。将lmL a)溶液等体积浸渍到lg SBA-15中，将浸渍好的SBA-15转移到入称量瓶中，然后将称量瓶放入带有聚四氟乙烯内衬 的水热罐中120'C水解4h,为了保证浸渍到SBA-15孔道中的硫酸钛水解所需水分，预先在水 热罐中倒入少量与浸渍所用浓度相同的硫酸钛溶液。所得样品70(TC焙烧两小时，得一氧化 钛与二氧化硅质量比为l: IO样品。实例3:SBA-15为主体，硫酸氧钛溶液为客体前驱物配制浓度分别4g/10mL的硫酸氧钛溶液，记为a)溶液。将lmL a)溶液等体积浸渍lg SBA-15中，将浸渍好的SBA-15转移到入称量瓶中，然后将称量瓶放入带有聚四氟乙烯内衬 的水热罐中12(TC水解4h，为了保证浸渍到SBA-15孔道中的硫酸氧钛水解所需水分，预先在 水热罐中倒入少量与浸渍所用浓度相同的硫酸钛溶液。所得样品70(TC焙烧两小时，得二氧 化钛与二氧化硅质量比为1: 5样品。实例4:MCM-41为主体，硫酸钛溶液为客体前驱物配制浓度分别7. 5g/10mL的硫酸钛溶液，记为a)溶液。将0. 8mL a)溶液等体积浸渍lg MCM-41中，将浸渍好的MCM-41转移到入称量瓶中，然后将称量瓶放入带有聚四氟乙烯内衬的 水热罐中12(TC水解4h，为了保证浸渍到SBA-15孔道中的硫酸钛水解所需水分，预先在水热 罐中倒入少量与浸渍所用浓度相同的硫酸钛溶液。所得样品50(TC焙烧两小时，得二氧化钛与 二氧化硅质量比为1: 5样品。
权利要求
1.一种负载型纳米二氧化钛的制备方法，其特征是以多孔硅分子筛为主体，以纳米二氧化钛为客体的复合材料的方法，客体材料大小被主体材料的纳米级孔道限制；具体步骤如下配置浓度范围为6.25mmol/mL~37.5mmol/mL的无机钛盐水溶液，以水或有机酸水溶液为溶剂；采用等体积浸渍方法将引入多孔材料内部，将浸渍好的样品室温下放置24小时，移入具有聚四氟内衬的水热罐中，在温度范围80℃~120℃条件下水解0.5~4h小时，然后高温焙烧，焙烧温度500℃~700℃，焙烧时间是2小时，得具有一定光催化活性的复合材料。
2. 如权利要求l所述的一种负载型纳米二氧化钛的制备方法，其特征是多孔分子筛材料是 SBA、 MCM系列介孔分子筛、氧化硅气凝胶多孔硅材料。
3. 如权利要求l所述的一种负载型纳米二氧化钛的制备方法，其特征是无机钛盐为硫酸 钛和硫酸氧钛。
4. 如权利要求1所述的一种负载型纳米二氧化钛的制备方法，其特征是制得的负载型 纳米二氧化钛应用于有机物的光降解和催化剂载体材料。
全文摘要
一种负载型纳米二氧化钛的制备方法，属于无机功能材料制备领域。以多孔硅分子筛为主体，以纳米二氧化钛为客体的复合材料的方法，客体材料大小被主体材料的纳米级孔道限制；具体方法配置浓度范围为6.25mmol/mL～37.5mmol/mL的无机钛盐水溶液，以水或有机酸水溶液为溶剂；采用等体积浸渍方法将引入多孔材料内部，将浸渍好的样品室温下放置24小时，移入具有聚四氟内衬的水热罐中，在温度范围80℃～120℃条件下水解0.5～4h小时，然后高温焙烧，焙烧温度500℃～700℃，焙烧时间是2小时，得具有一定光催化活性的复合材料。制得的复合材料应用于有机物的光降解和催化剂载体材料。
文档编号B01J29/06GK101164695SQ20071001521
公开日2008年4月23日 申请日期2007年6月27日 优先权日2007年6月27日
发明者文 屈, 张慎平, 晶 殷, 齐 潘, 王晓鹏, 苏继新, 马丽媛 申请人:山东大学