CN107043460A - 一种粒径可调节的水溶性纳米二氧化钛 - Google Patents
一种粒径可调节的水溶性纳米二氧化钛 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107043460A CN107043460A CN201710099595.4A CN201710099595A CN107043460A CN 107043460 A CN107043460 A CN 107043460A CN 201710099595 A CN201710099595 A CN 201710099595A CN 107043460 A CN107043460 A CN 107043460A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- nano titanium
- water soluble
- titanium dioxide
- soluble nano
- polymer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G83/00—Macromolecular compounds not provided for in groups C08G2/00 - C08G81/00
- C08G83/001—Macromolecular compounds containing organic and inorganic sequences, e.g. organic polymers grafted onto silica
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G23/00—Compounds of titanium
- C01G23/04—Oxides; Hydroxides
- C01G23/047—Titanium dioxide
- C01G23/053—Producing by wet processes, e.g. hydrolysing titanium salts
- C01G23/0536—Producing by wet processes, e.g. hydrolysing titanium salts by hydrolysing chloride-containing salts
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/60—Particles characterised by their size
- C01P2004/64—Nanometer sized, i.e. from 1-100 nanometer
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
本发明提供了一种粒径可调节的水溶性纳米二氧化钛,其晶体结构为锐钛矿型,粒径范围为1~100 nm。制备步骤如下:将钛前驱体加到经加热熔融的聚合物中,搅拌得到粘稠混合物,加入浓盐酸,继续搅拌20~60 min,再加入四氯化钛,继续搅拌20~40 min,最后转入高压反应釜中,于140~180℃下反应4~8 h,产物经无水乙醇洗涤后离心、干燥得到表面接枝有聚合物的水溶性纳米二氧化钛。本发明提供的水溶性纳米二氧化钛其粒径可通过调节四氯化钛的添加量实现调控,其制备方法简单易行,制备过程易于控制,可以有效解决现有技术中纳米二氧化钛在水环境中极易发生聚沉的问题,其在印染废水处理领域具有潜在的市场应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及二氧化钛改性研究领域,具体涉及一种晶型均一、光催化性能良好且在水环境中均匀稳定存在的粒径可调节的水溶性纳米二氧化钛。
背景技术
二氧化钛是一种无毒、价廉且稳定性好的半导体光催化材料,其在太阳能电池、光解水制氢、环境污染物治理等领域有广阔的应用前景。二氧化钛在自然界中有三种晶型:金红石型、锐钛矿型和板钛矿型,通常认为锐钛矿型二氧化钛的光催化性能最好。但是,粒径可控、能在水中均匀稳定存在且具有良好光催化性能的纳米二氧化钛却少有报道。究其原因,主要是具有强极性、高表面能等特点的纳米二氧化钛在水中极易团聚成大颗粒。纳米二氧化钛在水中易团聚的性质会影响其光催化性能,限制其在污水处理领域的应用。近年来,关于如何提高纳米二氧化钛在水中的稳定性方面的研究成了热点。当前主要是采用物理或化学的方法对纳米二氧化钛粒子表面进行修饰处理,以改变其表面吸附性能或介电性质。其中一种方法是将已经制备出的纳米二氧化钛粒子与表面活性剂混合,实现表面活性剂在纳米二氧化钛表面的物理吸附或化学键和,进而改变纳米二氧化钛的表面吸附性能使其在水环境中能够均匀稳定分散。该方法原理简单,但制备工艺较复杂,不利于市场推广。另一种方法是通过化学反应在纳米二氧化钛表面接枝亲水性有机物,实现在水中的均匀分散以及影响其对有机物的吸附性能。该方法的优点在于接枝反应强度较大,产物较稳定,工艺简单易行;接枝产物能均匀分散于水中且在较长时间内维持稳定,在使用过程中与目标降解物的接触面积较大,有利于光催化效率的提高。在上述体系中引入四氯化钛,可在一定程度上调节纳米二氧化钛的粒径,且粒径随着四氯化钛添加量的增大而增大。目前尚未有与本发明相同的方法制备粒径可调节的水溶性纳米二氧化钛。
发明内容
为了解决现有技术中纳米二氧化钛在水环境中极易发生聚沉的问题,本发明采用溶剂热法将聚合物接枝在纳米二氧化钛粒子表面,通过添加四氯化钛调节二氧化钛的粒径,制得能在水中均匀稳定分散、具有良好光催化性能且粒径可调节的纳米二氧化钛。
本发明提供的粒径可调节的水溶性纳米二氧化钛,其晶体结构为锐钛矿型,粒径范围为1~100 nm,粒径大小可在制备过程中通过调节四氯化钛的添加量实现调控,其具体制备方法如下:
将钛前驱体加到经40~80 ℃加热熔融的聚合物中,恒温搅拌10~30 min得到粘稠混合物;在保持搅拌的状态下迅速加入浓盐酸,继续搅拌20~60 min;在保持搅拌的状态下,再滴加四氯化钛,继续搅拌20~40 min得到混合液;将上述混合液转入高压反应釜中,密封后将其置于140~180 ℃条件下反应4~8 h,反应结束后待其冷却至室温,取出产物;向产物中加入无水乙醇,在维持50 ℃恒温的条件下搅拌1 h以充分洗涤产物,然后在6000~10000 r/min条件下进行离心分离,得到固体产物;重复洗涤步骤1~2次,将固体产物进行真空干燥后得到表面接枝有聚合物的水溶性纳米二氧化钛。
上述技术方案中,所述钛前驱体为钛酸四丁酯、钛酸四异丙酯、钛酸四乙酯中的任意一种或几种混合物。
上述技术方案中,所述聚合物为聚四氢呋喃、聚乙二醇和聚丙二醇中的任意一种或几种混合物。
上述技术方案中,所述钛前驱体、聚合物和浓盐酸的质量比为3:(5~8):(0.5~2)。
上述技术方案中,所述四氯化钛的添加量为钛前驱体质量的0~2倍。
本发明与已有技术相比,具有多方面的积极效果和优点,可归纳概括如下:
本发明提供的粒径可调节的水溶性纳米二氧化钛具有晶型均一、粒径可控、稳定性好、能在水中均匀稳定分散、光催化性能良好等特点;其制备方法具有简单易行,反应条件温和,反应过程易于控制等特点。
具体实施方式:
下面通过实施例对本发明作进一步的阐述,有必要指出的是,本发明包括但不局限于以下所列举实施方式,不能理解为对本发明保护范围的限制。
实施例1
将3 g的钛酸四丁酯加到6 g经40 ℃加热的分子量为400的聚乙二醇中,高速搅拌10min得到粘稠混合物;向上述粘稠混合物中加入1.179 g浓盐酸,继续搅拌20 min;加入1.73g四氯化钛并搅拌20 min,随后转入高压反应釜中,密封后置于180 ℃烘箱内反应5 h,反应结束后待其自然冷却至室温,取出产物;产物经无水乙醇洗涤,10000 r/ min离心分离,重复洗涤操作1次,真空干燥后得到表面接枝有聚乙二醇400的水溶性纳米二氧化钛。
实施例2
将3 g的钛酸四乙酯加到5 g经80 ℃加热熔融的分子量为2000的聚四氢呋喃中,高速搅拌30 min得到粘稠混合物;向上述粘稠混合物中加入0.943 g浓盐酸,继续搅拌60 min;加入5.19 g四氯化钛并搅拌40 min,随后转入高压反应釜中,密封后置于150 ℃烘箱内反应5 h,反应结束后待其自然冷却至室温,取出产物;产物经无水乙醇洗涤,6000 r/ min离心分离,重复洗涤操作2次,真空干燥后得到表面接枝有聚四氢呋喃2000的水溶性纳米二氧化钛。
实施例3
将3.5 g的钛酸四异丙酯加到6 g经60 ℃加热的分子量为2000的聚丙二醇中,高速搅拌20 min得到粘稠混合物;向上述粘稠混合物中加入1.41 g浓盐酸,继续搅拌30 min;加入3.46 g四氯化钛并搅拌30 min,随后转入高压反应釜中,密封后置于180 ℃烘箱内反应5h,反应结束后待其自然冷却至室温,取出产物;产物经无水乙醇洗涤,8000 r/ min离心分离,重复洗涤操作1次,真空干燥后得到表面接枝有聚丙二醇2000的水溶性纳米二氧化钛。
实施例4
将3 g的钛酸四乙酯加到7 g经40 ℃加热的分子量为1000的聚四氢呋喃中,高速搅拌20 min得到粘稠混合物;向上述粘稠混合物中加入0.707 g浓盐酸,继续搅拌40 min后转入高压反应釜中,密封后置于150 ℃烘箱内反应8 h,反应结束后待其自然冷却至室温,取出产物;产物经无水乙醇洗涤,8000 r/ min离心分离,重复洗涤操作2次,真空干燥后得到表面接枝有聚四氢呋喃1000的水溶性纳米二氧化钛。
Claims (5)
1.一种粒径可调节的水溶性纳米二氧化钛,其特征在于所述纳米二氧化钛的晶体结构为锐钛矿型,粒径范围为1~100 nm,粒径大小可在制备过程中通过调节四氯化钛的添加量实现调控,其具体制备方法如下:
(1) 将钛前驱体加到经40~80 ℃加热熔融的聚合物中,恒温搅拌10~30 min得到粘稠混合物;在保持搅拌的状态下迅速加入浓盐酸,继续搅拌20~60 min;在保持搅拌的状态下,再滴加四氯化钛,继续搅拌20~40 min,得到混合液;
(2) 将上述混合液转入高压反应釜中,密封后在140~180 ℃下反应4~8 h,反应结束后待其冷却至室温,取出产物;
(3) 向产物中加入无水乙醇,在维持50 ℃恒温的条件下搅拌1 h以充分洗涤产物,然后在6000~10000 r/min条件下进行离心分离,得到固体产物;重复上述洗涤步骤1~2次,将固体产物进行真空干燥后得到表面接枝有聚合物的水溶性纳米二氧化钛。
2.根据权利要求1所述水溶性纳米二氧化钛,其特征在于所述钛前驱体为钛酸四丁酯、钛酸四异丙酯、钛酸四乙酯中的任意一种或几种混合物。
3.根据权利要求1所述水溶性纳米二氧化钛,其特征在于所述聚合物为聚四氢呋喃、聚乙二醇和聚丙二醇中的任意一种或几种混合物。
4.根据权利要求1所述水溶性纳米二氧化钛,其特征在于所述钛前驱体、聚合物和浓盐酸的质量比为3:(5~8):(0.5~2)。
5.根据权利要求1所述水溶性纳米二氧化钛,其特征在于所述四氯化钛的添加量为钛前驱体质量的0~2倍。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710099595.4A CN107043460A (zh) | 2017-02-23 | 2017-02-23 | 一种粒径可调节的水溶性纳米二氧化钛 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710099595.4A CN107043460A (zh) | 2017-02-23 | 2017-02-23 | 一种粒径可调节的水溶性纳米二氧化钛 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN107043460A true CN107043460A (zh) | 2017-08-15 |
Family
ID=59544060
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201710099595.4A Pending CN107043460A (zh) | 2017-02-23 | 2017-02-23 | 一种粒径可调节的水溶性纳米二氧化钛 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN107043460A (zh) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108607356A (zh) * | 2018-03-30 | 2018-10-02 | 徐玉玉 | 一种多功能环保空气净化复合新材料及其制备方法 |
CN109675105A (zh) * | 2019-01-31 | 2019-04-26 | 济南大学 | 聚乳酸-氧化钛微米纳米多级结构复合微球材料及应用 |
CN113856396A (zh) * | 2021-11-13 | 2021-12-31 | 江西维客泰美实业有限公司 | 一种生物除醛空气清新剂及其制备方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1526645A (zh) * | 2003-09-23 | 2004-09-08 | 翁文剑 | 制备纳米二氧化钛颗粒的方法 |
CN101723445A (zh) * | 2009-12-22 | 2010-06-09 | 上海大学 | 低温溶剂热法制备水溶性纳米二氧化钛的方法 |
-
2017
- 2017-02-23 CN CN201710099595.4A patent/CN107043460A/zh active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1526645A (zh) * | 2003-09-23 | 2004-09-08 | 翁文剑 | 制备纳米二氧化钛颗粒的方法 |
CN101723445A (zh) * | 2009-12-22 | 2010-06-09 | 上海大学 | 低温溶剂热法制备水溶性纳米二氧化钛的方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
YAN, XM: "Controllable synthesis and photocatalytic activities of water-soluble TiO2 nanoparticles", 《MATERIALS LETTERS》 * |
陈翌庆等: "《纳米材料学基础》", 31 January 2009, 中南大学出版社 * |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108607356A (zh) * | 2018-03-30 | 2018-10-02 | 徐玉玉 | 一种多功能环保空气净化复合新材料及其制备方法 |
CN108607356B (zh) * | 2018-03-30 | 2021-04-23 | 杭州恒清科技有限公司 | 一种多功能环保空气净化复合新材料及其制备方法 |
CN109675105A (zh) * | 2019-01-31 | 2019-04-26 | 济南大学 | 聚乳酸-氧化钛微米纳米多级结构复合微球材料及应用 |
CN109675105B (zh) * | 2019-01-31 | 2021-04-06 | 济南大学 | 聚乳酸-氧化钛微米纳米多级结构复合微球材料及应用 |
CN113856396A (zh) * | 2021-11-13 | 2021-12-31 | 江西维客泰美实业有限公司 | 一种生物除醛空气清新剂及其制备方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107043460A (zh) | 一种粒径可调节的水溶性纳米二氧化钛 | |
CN107177144A (zh) | 一种三明治结构纳米纤维/聚偏氟乙烯复合介质及其制备方法 | |
CN111635572A (zh) | 一种纳米TiO2改性聚乙烯的复合抗菌薄膜及其制法 | |
CN1635033A (zh) | 改性纳米氧化物、制备方法及其用途 | |
CN108409984A (zh) | 一种快速同步制备木质素纳米颗粒和碳量子点的方法 | |
CN107321338A (zh) | 一种纳米二氧化钛颗粒的制备方法 | |
CN113403068B (zh) | 一种熔合碳点、制备方法及其应用 | |
CN107513118A (zh) | 一种二氧化钛/聚丙烯酰胺纳米复合材料的制备方法 | |
CN106930107B (zh) | 包覆无机钛层的uhmwpe复合材料及其制备方法 | |
CN102936351A (zh) | 一种聚偏氟乙烯/钛酸钡复合膜材料的制备方法 | |
CN110550617B (zh) | 一种碳量子点的制备方法 | |
CN110482540A (zh) | 一种分散性好的氧化石墨烯粉体的制备方法 | |
CN110054222A (zh) | 一种制备介孔单晶TiO2纳米粒子的方法 | |
CN110237870A (zh) | 一种聚苯酚/二氧化钛复合材料及制备方法和应用 | |
CN1358803A (zh) | 无机粒子表面改性的方法 | |
CN108912544A (zh) | 一种耐高温pvc箱包材料及其制备方法 | |
CN108003659A (zh) | 一种纳米二氧化硅的改性方法 | |
CN110498876B (zh) | 曝气辅助超声化学法制备刺激响应性功能复合材料的方法 | |
CN110343216B (zh) | 一种采用复合引发体系制备氯化马来酸酐改性聚乙烯材料的方法 | |
CN108404917A (zh) | 一种NiTiO3-ZrO2污水处理膜的制备方法 | |
CN107998998A (zh) | 一种氧化还原响应性微球及制备和降解方法 | |
CN109627700B (zh) | 一种高导电pedot∶pss膜的制备方法 | |
CN113929104A (zh) | 一种二氧化硅粒子纳米复合材料的制备方法 | |
CN107603712B (zh) | 一种花状聚苯胺纳米颗粒电流变液及其制备方法 | |
CN112403291A (zh) | 高性能pvdf膜及其制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170815 |