本发明涉及一种用于改良3D打印耗材性能的纳米二氧化钛及其制备方法，属于无机化学材料技术领域。
背景技术：
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目前接近95％用于FDM 耗材都采用ABS 和PLA 作为基体，其打印温度通常在220℃左右，属于中温FDM 耗材。美国伊利诺伊理工大学的最新研究发现，使用ABS 和PLA 聚合物作为塑料原料的打印机超细颗粒(UFP) 排放量较高，排放率与使用激光打印机或燃烧香烟接近。由于体积微小，UFP 能沉积在肺部并直接被吸收到血液中。UFP 浓度较高与肺癌、中风和哮喘症状的发展有关，报告中未详细指出ABS 和PLA 排放物的化学成分，但是此前已有证明显示ABS 有毒，而PLA 是具有生物相容性的聚合物，已广泛用于制作药物胶囊。这就促使我们开发一种低熔点、环保无毒害、收缩率小的3D 打印材料的改良原料。
在过去的几十年里，由于其在解决环境污染问题中的潜在应用价值，纳米二氧化钛光催化剂吸引了很多关注。然而，纯的纳米二氧化钛光催化剂粉末在实际的应用中还存在着许多缺陷。
技术实现要素：
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本发明的目的是针对上述存在的问题一种用于改良3D打印耗材性能的纳米二氧化钛及其制备方法，通过TiO2材料的光催化降解性能改善3D打印耗材的产品性能，如ABS和PLA等，减小其打印过程中产生的有害气体，同时改良收缩率与韧性。
上述的目的通过以下的技术方案实现：
一种用于改良3D打印耗材性能的纳米二氧化钛的制备方法，该方法包括如下步骤：
（1）配制A溶液：边搅拌边将钛酸丁酯滴入无水乙醇中，然后加入冰醋酸，搅拌0.5-1小时，其中钛酸丁酯、无水乙醇中、冰醋酸的摩尔比为1：6：2；
（2）配制B溶液：边搅拌边将钆、镨的氯化物分别滴入无水乙醇中，然后加入冰醋酸，搅拌0.5-1小时，其中钆、镨、无水乙醇中、冰醋酸的摩尔比为1：0.5：3：1；
（3）将溶液B缓慢倒入溶液A中，滴入盐酸溶液调节pH值等于4，继续搅拌，直到变成凝胶，停止搅拌；
（4）将形成的凝胶用滤纸封口后室温静置陈化；
（5）将陈化后的凝胶放入烘箱中烘干，形成颗粒；
（6）将烘干后所得颗粒放入研钵中研磨，再置于箱式电阻炉中，炉内保证有空气进入，以10～20℃/min的升温速率缓慢升温至250℃，炭化半小时，继续升温至600～800℃焙烧，得到用于改良3D打印耗材性能的纳米二氧化钛粉末。
所述的用于改良3D打印耗材性能的纳米二氧化钛的制备方法，步骤（5）中所述烘干温度为77～82℃。
所述的用于改良3D打印耗材性能的纳米二氧化钛的制备方法，步骤（6）中所述焙烧时间为3～5个小时。
所述的用于改良3D打印耗材性能的纳米二氧化钛的制备方法，步骤（4）中所述陈化时间为1～2天。
所述的用于改良3D打印耗材性能的纳米二氧化钛的制备方法，步骤(1)中所述快速搅拌的搅拌速度为300～500r/min。
一种用上述方法制得的用于改良3D打印耗材性能的纳米二氧化钛粉末。
有益效果：
1．本发明的发明人经过多次试验研究表明，由于钆、镨具有不完全占据的4f轨道和部分具有空的5d轨道，可在TiO2晶格中引入缺陷，阻止晶体生长，减小晶体的尺寸（增大比表面积），阻碍电子与空穴的复合速率，从而改善TiO2光催化性能。同时因甲基橙的结构中有苯环、萘环，在酸性和碱性条件下分别以偶氮和醌式的结构存在，是染料的主体结构，被公认为一种有代表性的水溶性难降解有机物质。TiO2可催化降解该类污染物。
2. 本发明的纳米TiO2无毒、无害，无二次污染，可谓绿色催化剂。掺杂稀土元素有望提高催化剂的使用寿命。现有的TiO2利用紫外光，掺杂稀土元素之后可利用可见光，且光的利用率更高。用自然光作为光源，研究影响光催化甲基橙的几个因素，更贴进实际情况。
具体实施方式：
实施例1：
一种用于改良3D打印耗材性能的纳米二氧化钛的制备方法，该方法包括如下步骤：
（1）配制A溶液：边搅拌边将钛酸丁酯滴入无水乙醇中，然后加入冰醋酸，搅拌0.5-1小时，其中钛酸丁酯、无水乙醇中、冰醋酸的摩尔比为1：6：2；
（2）配制B溶液：边搅拌边将钆、镨的氯化物分别滴入无水乙醇中，然后加入冰醋酸，搅拌0.5-1小时，其中钆、镨、无水乙醇中、冰醋酸的摩尔比为1：0.5：3：1；
（3）将溶液B缓慢倒入溶液A中，滴入盐酸溶液调节pH值等于4，继续搅拌，直到变成凝胶，停止搅拌；
（4）将形成的凝胶用滤纸封口后室温静置陈化；
（5）将陈化后的凝胶放入烘箱中烘干，形成颗粒；
（6）将烘干后所得颗粒放入研钵中研磨，再置于箱式电阻炉中，炉内保证有空气进入，以10～20℃/min的升温速率缓慢升温至250℃，炭化半小时，继续升温至600～800℃焙烧，得到用于改良3D打印耗材性能的纳米二氧化钛粉末。
所述的用于改良3D打印耗材性能的纳米二氧化钛的制备方法，步骤（5）中所述烘干温度为77～82℃。
所述的用于改良3D打印耗材性能的纳米二氧化钛的制备方法，步骤（6）中所述焙烧时间为3～5个小时。
所述的用于改良3D打印耗材性能的纳米二氧化钛的制备方法，步骤（4）中所述陈化时间为1～2天。
所述的用于改良3D打印耗材性能的纳米二氧化钛的制备方法，步骤(1)中所述快速搅拌的搅拌速度为300～500r/min。
以上仅是本发明的最佳实施例，本发明的方法包括但不限于上述实施例，本发明的未尽事宜，属于本领域技术人员的公知常识。