CN107522169A - 一种常温制备纳米氧化物的纯有机均相沉积法 - Google Patents
一种常温制备纳米氧化物的纯有机均相沉积法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107522169A CN107522169A CN201610457459.3A CN201610457459A CN107522169A CN 107522169 A CN107522169 A CN 107522169A CN 201610457459 A CN201610457459 A CN 201610457459A CN 107522169 A CN107522169 A CN 107522169A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- nano
- oxide
- solution
- oxides
- reaction
- 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
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 title claims abstract description 8
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 34
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 27
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 19
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 14
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 12
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 claims abstract description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 10
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 10
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 claims abstract description 9
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 claims abstract description 8
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims abstract description 7
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 6
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000000872 buffer Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims description 27
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 24
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 22
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 13
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 claims description 13
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 230000032683 aging Effects 0.000 claims description 12
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 12
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 claims description 12
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 5
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 claims description 4
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 claims description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 4
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 claims description 3
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims description 2
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 6
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 claims 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 13
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 abstract description 3
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 abstract description 2
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 abstract 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 abstract 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 abstract 1
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 abstract 1
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N methanoic acid Natural products OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 description 11
- OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methoxyphenyl)aniline Chemical compound COC1=CC=CC(C=2C=CC(N)=CC=2)=C1 OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 description 10
- XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J titanium tetrachloride Chemical compound Cl[Ti](Cl)(Cl)Cl XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 10
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 7
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N Triethanolamine Chemical compound OCCN(CCO)CCO GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);titanium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Ti+4] SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 5
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 5
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 5
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000002525 ultrasonication Methods 0.000 description 5
- HZAXFHJVJLSVMW-UHFFFAOYSA-N 2-Aminoethan-1-ol Chemical compound NCCO HZAXFHJVJLSVMW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 4
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 4
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 4
- UEZVMMHDMIWARA-UHFFFAOYSA-N Metaphosphoric acid Chemical compound OP(=O)=O UEZVMMHDMIWARA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 3
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 3
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 3
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 3
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 3
- 239000011858 nanopowder Substances 0.000 description 3
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 3
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 3
- 239000012691 Cu precursor Substances 0.000 description 2
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 description 2
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004480 active ingredient Substances 0.000 description 1
- 238000006136 alcoholysis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003373 anti-fouling effect Effects 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 150000002484 inorganic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 description 1
- CXKWCBBOMKCUKX-UHFFFAOYSA-M methylene blue Chemical compound [Cl-].C1=CC(N(C)C)=CC2=[S+]C3=CC(N(C)C)=CC=C3N=C21 CXKWCBBOMKCUKX-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229960000907 methylthioninium chloride Drugs 0.000 description 1
- 238000000593 microemulsion method Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000007777 multifunctional material Substances 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 238000010532 solid phase synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 1
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B13/00—Oxygen; Ozone; Oxides or hydroxides in general
- C01B13/14—Methods for preparing oxides or hydroxides in general
- C01B13/36—Methods for preparing oxides or hydroxides in general by precipitation reactions in aqueous solutions
-
- 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
- C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
- C01P2004/03—Particle morphology depicted by an image obtained by SEM
-
- 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)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明涉及一种常温制备纳米氧化物的纯有机均相沉积法。该方法为原位反应，所制备的纳米氧化物具有制备方法简单、常温合成、粒径小、结构、形貌及化学组成可控、成本低、可批量生产等特点，该纳米氧化物可在常温下进一步合成氧化钛、氧化硅、氧化锆、氧化铝、氧化锌等具有高效活性的氧化物。其特征在于包括以下步骤：将以醇类溶液为溶剂，胺类溶液为缓冲剂，钛、锌、硅、铝、锆等金属盐为金属源，有机酸作为沉淀剂。将金属盐及胺类溶液溶于醇中制成溶液A，将有机酸溶液醇中制成溶液B，将A、B溶液混合搅拌，使均匀分布于体系中的有机酸与醇反应生成水分子，利用该水分子直接与均匀分布于溶液中的金属盐发生水解反应生成高活性纳米氧化材料。
Description
技术领域
本发明涉及一种常温制备纳米氧化物的纯有机均相沉积法，具体涉及一种用有机均相沉积法在常温条件下制备结构、形貌及化学组成可控的纳米氧化物的方法，该方法为原位反应，所制备的纳米氧化物可以在温和条件下进一步合成氧化钛、氧化硅、氧化锆、氧化铝、氧化锌等具有高效活性的氧化物。
背景技术
纳米氧化物材料广泛应用于制作催化剂、精细陶瓷、复合材料、磁性材料、荧光材料、湿敏性传感器及红外吸收材料等，如纳米氧化锌在磁、光、电敏感材料方面呈现常规材料所不具备的特殊功能，使得高品质的氧化锌的应用前景广阔；纳米氧化铝作为重要的陶瓷材料，具有非常高的应用价值；高纯纳米级SnO2可用来制作气敏及湿敏元件；纳米氧化钛由于在精细陶瓷、半导体、催化材料方面的广泛应用，也越来越引起人们的关注。近年来已经研发出多种制备金属氧化物纳米材料的方法，常规方法包括溶胶-凝胶法、沉淀法、水热合成法、水解法、气相分解法、微乳液法等。其中溶胶-凝胶法是近期发展起来的，能代替高温固相合成反应制备陶瓷、玻璃和许多固体材料的新方法。作为低温或温和条件下合成无机化合物或无机材料的重要方法，在软化学合成中已占有重要地位，也广泛用于制备纳米粒子。但该法仍存在许多问题，如所使用的原料价格比较昂贵，通常整个溶胶-凝胶过程所需时间较长(常需要几天或几周)，凝胶中存在的大量微孔易在干燥过程中逸出许多气体及有机物并产生收缩等。沉淀法是通过化学反应使原料的有效成分生成沉淀，然后经过过滤、洗涤、干燥、热分解得到纳米粒子，是一种最经济的制备金属氧化物纳米粉体的方法。该方法虽然操作比较简单，但通常存在反应时间长、形成的沉淀因呈胶状而难以过滤及洗涤、沉淀剂的加入可能导致局部浓度过高、产生团聚或组成不够均匀等问题。水热合成法往往只适用于制备氧化物材料或对水不敏感材料，应用范围较窄。总之，目前已存在的方法仍无法展现制备方法简单、成本低、能耗小、产物形貌可控、可批量生产等优势，目前探索在何种条件下对金属氧化物纳米粒子进行尺寸裁剪和形貌控制以及如何对纳米金属氧化物进行改性研究迫在眉睫，亟待寻找一种方法用于实现所制备的纳米氧化物具有表面光洁、粒子的形状规则、粒径分布均匀、粒度可控、不易团聚、易于收集、热稳定性、分散性好、产率高等优越性能，且将该材料进一步广泛应用于磁性材料、陶瓷材料、润滑材料、光催化剂和复合材料中。
发明内容
本发明的目的在于提供一种常温制备纳米氧化物的纯有机均相沉积法，该方法为原位反应，所制备的纳米氧化物具有制备方法简单、常温合成、粒径小、结构、形貌及化学组成可控、成本低、可批量生产、寿命长、安全有效、无二次污染等特点。
本发明所述的一种常温制备纳米氧化物的纯有机均相沉积法，包括以下步骤：
(1)以醇类溶液为溶剂，胺类溶液为缓冲剂，钛、锌、硅、铝、锆等金属盐为金属源，有机酸溶液作为沉淀剂。将金属盐及胺类溶液溶于醇中制成溶液A，将有机酸溶液醇中制成溶液B，将A、B溶液混合搅拌，使均匀分布于体系中的有机酸与醇溶液反应生成水分子，利用该水分子直接与均匀分布于溶液中的金属盐发生水解反应，不断搅拌直至反应产生白色浑浊沉淀。
(2)上述试剂的合成比例为：钛、锌、硅、铝、锆等金属盐1ml-200ml，胺类溶液1％-60％，醇溶液10ml-300ml，有机金属盐0-100％，有机酸5ml-300ml。另外，有机酸添加量越多，反应越快，产生沉淀的时间越短。
(3)将上述搅拌至浑浊状态的溶液置于一定温度条件下陈化24h，得到约占溶液总体积五分之四的沉淀。用有机溶剂洗涤，在10000r/min的高速离心机离心分离，倒去上清液，如此反复洗涤3次。洗净的沉淀物在60℃烘箱烘烤24h用研钵研磨后即得到纳米氧化物。
所述纳米氧化物粉末的粒径可实现＜20nm。
所述纳米氧化物可在常温下进一步合成纳米氧化钛、氧化硅、氧化锆、氧化铝、氧化锌等具有高效活性的氧化物。
所述纳米氧化物粉末可在常温条件处理下进一步制得具有高效光催化性能的纳米TiO2，该纳米TiO2晶型为锐钛矿相二氧化钛纳米粉末，具有优越的降解有毒有害污染物的性能。
本发明的原理是：
针对纳米氧化物在高温下易团聚、活性降低等问题，本发明采用纯有机均相沉积法制备的纳米氧化物可在常温条件下即可合成，制备条件温和保证了低能耗，且实现了纳米氧化物粒径尺寸、结构、形貌及化学组成的可控，该方法有效避免了高温对纳米氧化物性能的影响，有效解决了纳米氧化物在高温条件下易产生团聚的问题，使用该纳米氧化物所制备出的纳米氧化钛、氧化硅、氧化锆、氧化铝、氧化锌等具有广泛的应用前景。
本发明的具体应用方法为：
(1)本发明制备出的纳米氧化物不但可以通过常温浸渍等方法进一步生成纳米氧化钛、氧化硅、氧化锆、氧化铝、氧化锌等具有高活性的纳米材料，同时还可以应用于水体有毒有害污染物的降解中。另外，还可以采用在线一步原位聚合法将纳米氧化物应用于环氧树脂的改性中，具有广泛的应用前景。
(2)本发明所制备出纳米氧化物，将该纳米氧化物通过常温浸渍等方法制备出的结构、形貌及化学组成可控、具有高效光催化活性的纳米二氧化钛、二氧化硅等催化材料可以应用于有机染料废水、甲醛等有毒有害污染物的降解中。另外，还可以采用不同工艺将纳米氧化物制备合成的光催化剂分散于贴面板材表面；采用不同分散技术将光催化剂应用于丙烯酸水性木器漆等。
(3)通过进一步深入研究，该纳米氧化物可以与多种的环保材料结合，制备出具有耐酸碱、耐热、耐寒、防腐杀菌、高效自洁及有效分解有害物质等特性的多功能材料，更多地应用于室内外涂料、玻璃、陶瓷、交通设施中。
本发明与现有技术相比其显著优势在于：
(1)传统制备氧化物的方法通常需要高温条件，存在不利于反应条件的控制、制备成本高、生成的纳米氧化物活性低等弊端，本发明采用常温制备方法不仅能有效地降低制备成本、节约能耗，更能够防止纳米氧化物在制备过程中的生长及团聚，从而制备出形貌可控、低价高效的纳米氧化物。同时通过本方法合成的纳米氧化物的进一步反应制备出的是具有特殊形貌的纳米光催化材料，其特点是该催化剂具有可见光催化活性且催化活性远远高于国内外同类产品。
(2)本发明采用非水体系，利用控制醇解反应生成的水使钛金属酸盐水解生成纳米氧化物沉淀，并可通过常温浸渍或低温加热制备出了形貌可控的超细单分散二氧化钛、氧化硅等纳米材料。该方法不仅避免了由于钛酸盐剧烈水解或水解不均匀导致的生成物形貌与结构难以控制的问题，而且在简化工艺的同时大幅度的降低了成本。利用纯有机均相沉积法合成的在可见光下具有较高活性的(001)面占主导的特殊结构纳米材料，使光催化性能在可见光下有明显的增加，并有效提高了光催化剂的量子效率。
(3)本发明采用自主研发的纯有机均相沉积法，该方法具有设备简单、成本低廉、产率高、无环境污染等特点；生产出的纳米光催化剂具有高效、防污、自洁、防腐、耐菌、使用寿命长及无毒环保等优点，可以广泛地应用于环保、交通、建筑、医疗等领域。
(4)本发明制备的纳米TiO2光催化剂对有机染料废水如亚甲基蓝废水的降解，具有显著地效果，降解能力远远高于德国产P25纳米粉末，对甲醛也具有良好的降解效果。
附图说明
图1为有机均相沉积法所制得的纳米氧化物颗粒的SEM光谱图(200nm)；
图2为有机均相沉积法所制得的花状纳米氧化物的SEM光谱图(500nm)；
图3为有机均相沉积法所制得的花状纳米氧化物的SEM光谱图(100nm)。
具体实施方式
本发明将通过具体实施方式进行更详细的描述，但本发明的保护范围并不受限于这些具体实施方式。
实施例1
⑴将10.98ml四氯化钛、0.149g三乙醇胺溶于15ml无水乙醇中制成溶液A，将20ml甲酸溶液溶于15ml醇中制成溶液B，将A、B溶液混合，不断搅拌直至反应产生白色浑浊沉淀。室温下陈化24h后，洗涤后，在1000r/min的高速离心机离心分离，倒去上清液，如此反复洗涤3次。洗净的沉淀物在45℃烘箱烘烤24h用研钵研磨后即得到纳米氧化物。⑵将上述纳米氧化物置于马弗炉中，程序升温至250℃煅烧6h，即得到纳米二氧化钛粉末。
实施例2
⑴将10.98ml四氯化钛、0.0745g三乙醇胺溶于30ml无水乙醇中制成溶液A，将20ml甲酸溶液溶于30ml醇中制成溶液B，将A、B溶液混合，不断搅拌直至反应产生白色浑浊沉淀。室温下陈化24h后，洗涤后，在1000r/min的高速离心机离心分离，倒去上清液，如此反复洗涤3次。洗净的沉淀物在45℃烘箱烘烤24h用研钵研磨后即得到纳米氧化物。⑵将上述纳米氧化物置于0.018mol/L的偏磷酸溶液中充分搅拌使其反应完全，超声30min后浸泡5天，离心、用去离子水洗涤3次，45℃烘箱烘烤24h后所得粉末即为磷掺杂型高效二氧化钛纳米光催化剂。
实施例3
⑴将21.96ml四氯化钛、0.061g一乙醇胺溶于15ml无水乙醇中制成溶液A，将15ml甲酸溶液溶于15ml醇中制成溶液B，将A、B溶液混合，不断搅拌直至反应产生白色浑浊沉淀。室温下陈化24h后，洗涤后，在1000r/min的高速离心机离心分离，倒去上清液，如此反复洗涤3次。洗净的沉淀物在45℃烘箱烘烤24h用研钵研磨后即得到纳米氧化物。⑵将上述纳米氧化物置于0.02mol/L的氢氧化钠溶液中充分搅拌使其反应完全，超声30min后浸泡5天，离心、用去离子水洗涤3次，45℃烘箱烘烤24h后所得粉末即为新型高效二氧化钛纳米光催化剂。
实施例4
⑴将21.96ml四氯化钛、0.149g三乙醇胺溶于15ml无水乙醇中制成溶液A，将20ml甲酸溶液溶于15ml醇中制成溶液B，将A、B溶液混合，不断搅拌直至反应产生白色浑浊沉淀。室温下陈化24h后，洗涤后，在1000r/min的高速离心机离心分离，倒去上清液，如此反复洗涤3次。洗净的沉淀物在45℃烘箱烘烤24h用研钵研磨后即得到纳米氧化物。⑵将上述纳米氧化物置于马弗炉中，程序升温至350℃煅烧6h，即得到掺杂铁的纳米二氧化钛粉末。
实施例5
⑴将16.47ml四氯化钛、0.061g一乙醇胺溶于15ml无水乙醇中制成溶液A，将15ml甲酸溶液溶于30ml醇中制成溶液B，将A、B溶液混合，不断搅拌直至反应产生白色浑浊沉淀。室温下陈化24h后，洗涤后，在1000r/min的高速离心机离心分离，倒去上清液，如此反复洗涤3次。洗净的沉淀物在45℃烘箱烘烤24h用研钵研磨后即得到纳米氧化物。⑵将上述纳米氧化物置于1mol/L的偏磷酸溶液中充分搅拌使其反应完全，超声30min后浸泡7天，离心、用去离子水洗涤3次，45℃烘箱烘烤24h后所得粉末即为磷掺杂型高效二氧化钛纳米光催化剂。
实施例6
⑴将21.96ml四氯化钛、0.122g一乙醇胺溶于30ml无水乙醇中制成溶液A，将15ml甲酸溶液溶于15ml醇中制成溶液B，将A、B溶液混合，不断搅拌直至反应产生白色浑浊沉淀。室温下陈化24h后，洗涤后，在1000r/min的高速离心机离心分离，倒去上清液，如此反复洗涤3次。洗净的沉淀物在45℃烘箱烘烤24h用研钵研磨后即得到纳米氧化物。⑵将上述纳米铜前驱体置于马弗炉中，程序升温至450℃煅烧6h，即得到掺杂铜的纳米二氧化钛粉末。
实施例7
⑴将21.96ml四氯化钛、0.061g一乙醇胺溶于15ml无水乙醇中制成溶液A，将15ml甲酸溶液溶于30ml醇中制成溶液B，将A、B溶液混合，不断搅拌直至反应产生白色浑浊沉淀。室温下陈化24h后，洗涤后，在1000r/min的高速离心机离心分离，倒去上清液，如此反复洗涤3次。洗净的沉淀物在45℃烘箱烘烤24h用研钵研磨后即得到纳米氧化物。⑵将上述纳米氧化物置于0.04mol/L的氢氧化钠溶液中充分搅拌使其反应完全，超声30min后浸泡7天，离心、用去离子水洗涤3次，45℃烘箱烘烤24h后所得粉末即为新型高效二氧化钛纳米光催化剂。
实施例8
⑴将21.96ml四氯化钛、0.149g三乙醇胺溶于15ml无水乙醇中制成溶液A，将10ml甲酸溶液溶于15ml醇中制成溶液B，将A、B溶液混合，不断搅拌直至反应产生白色浑浊沉淀。室温下陈化24h后，洗涤后，在1000r/min的高速离心机离心分离，倒去上清液，如此反复洗涤3次。洗净的沉淀物在45℃烘箱烘烤24h用研钵研磨后即得到纳米氧化物。⑵将上述纳米铜前驱体置于马弗炉中，程序升温至550℃煅烧6h，即得到掺杂铜的纳米二氧化钛粉末。
实施例9
⑴将21.96ml四氯化钛、0.298g三乙醇胺溶于30ml无水乙醇中制成溶液A，将10ml甲酸溶液溶于15ml醇中制成溶液B，将A、B溶液混合，不断搅拌直至反应产生白色浑浊沉淀。室温下陈化24h后，洗涤后，在1000r/min的高速离心机离心分离，倒去上清液，如此反复洗涤3次。洗净的沉淀物在45℃烘箱烘烤24h用研钵研磨后即得到纳米氧化物。⑵将上述纳米钴前驱体置于马弗炉中，程序升温至650℃煅烧6h，即得到掺杂钴的纳米二氧化钛粉末。
实施例10
⑴将21.96ml四氯化钛、0.298g三乙醇胺溶于30ml无水乙醇中制成溶液A，将10ml甲酸溶液溶于15ml醇中制成溶液B，将A、B溶液混合，不断搅拌直至反应产生白色浑浊沉淀。室温下陈化24h后，洗涤后，在1000r/min的高速离心机离心分离，倒去上清液，如此反复洗涤3次。洗净的沉淀物在45℃烘箱烘烤24h用研钵研磨后即得到纳米氧化物。⑵将上述纳米氧化物置于0.05mol/L的偏磷酸溶液中充分搅拌使其反应完全，超声30min后浸泡7天，离心、用去离子水洗涤3次，45℃烘箱烘烤24h后所得粉末即为磷掺杂型高效二氧化钛纳米光催化剂。
Claims (5)
1.一种常温制备纳米氧化物的纯有机均相沉积法，其特征在于：该反应为原位反应，该方法所制备的纳米氧化物具有制备方法简单、常温合成、粒径小、结构、形貌及化学组成可控、成本低、可批量生产、寿命长、安全有效、无二次污染等特点，同时该纳米氧化物可以在温和条件下进一步合成氧化钛、氧化硅、氧化锆、氧化铝、氧化锌等具有高效活性的氧化物。
2.根据权利要求1所述的一种常温制备纳米氧化物的纯有机均相沉积法，其特征在于纳米氧化物的制备方法：
(1)制备纳米氧化物根据添加不同的金属源(钛、硅、锆、铝、锌等)得到不同纳米氧化物，所得不同金属掺杂的纳米氧化物均具有高效降解有毒有害污染物的能力。
(2)纳米氧化物的合成分为两部分：第一部分为搅拌，以醇类溶液为溶剂，胺类溶液为缓冲剂，钛、锌、硅、铝、锆等金属盐为金属源，有机酸作为沉淀剂，将金属盐及胺类溶液溶于醇中制成溶液A，将乙酸溶液醇中制成溶液B，将A、B溶液混合搅拌，使均匀分布于体系中的乙酸与醇反应生成水分子，利用该水分子直接与均匀分布于溶液中的金属盐发生水解反应，不断搅拌直至反应产生白色浑浊沉淀，常温(15℃-30℃左右)，搅拌1-12h溶液变浑浊随后产生大量沉淀，静止后上清液为澄清透明状，整个搅拌过程用封口膜密封，隔绝空气中的水蒸气，该反应为放热反应；第二部分为陈化和洗涤，将上述搅拌至浑浊状态的溶液置于一定温度条件下陈化24h，得到约占溶液总体积二分之一的沉淀，再用有机溶剂洗涤，在1000r/min的高速离心机离心分离，倒去上清液，如此反复洗涤3次，洗净的沉淀物在45℃烘箱烘烤24h用研钵研磨后即得到纳米氧化物。
(3)制备纳米氧化物的合成比例为：钛、锌、硅、铝、锆等金属盐1ml-200ml，胺类溶液1％-60％，醇溶液10ml-300ml，有机金属盐0-100％，有机酸5ml-300ml，反应过程中有机酸添加量越多，反应越快，产生沉淀的时间越短。
3.根据权利要求2所述的纳米氧化物的制备方法，其涉及的反应物的添加量及合成比例可同步扩大倍数，反应机理不变，实现纳米氧化物的大批量生产。
4.根据权利要求2所述的纳米氧化物粉末的粒径可实现＜20nm。
5.根据权利要求2所述的纳米氧化物可在常温下进一步合成纳米氧化钛、氧化硅、氧化锆、氧化铝、氧化锌等具有高效活性的氧化物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610457459.3A CN107522169A (zh) | 2016-06-22 | 2016-06-22 | 一种常温制备纳米氧化物的纯有机均相沉积法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610457459.3A CN107522169A (zh) | 2016-06-22 | 2016-06-22 | 一种常温制备纳米氧化物的纯有机均相沉积法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107522169A true CN107522169A (zh) | 2017-12-29 |
Family
ID=60735461
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610457459.3A Pending CN107522169A (zh) | 2016-06-22 | 2016-06-22 | 一种常温制备纳米氧化物的纯有机均相沉积法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107522169A (zh) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108465475A (zh) * | 2018-04-04 | 2018-08-31 | 东莞市石鼓污水处理有限公司 | 一种WO3-ZrO2光催化污水处理复合膜的制备方法 |
| CN108976715A (zh) * | 2018-07-27 | 2018-12-11 | 青岛理工大学 | 一种纳米氧化物改性的环氧树脂及其制备方法 |
| CN108996477A (zh) * | 2018-07-26 | 2018-12-14 | 四川理工学院 | 一种基于St*ber法合成金属氧化物微球的方法 |
| CN109134824A (zh) * | 2018-07-27 | 2019-01-04 | 青岛理工大学 | 一种含有石墨烯/纳米TiO2复合材料的环氧树脂及其制备方法 |
| CN109134923A (zh) * | 2018-07-27 | 2019-01-04 | 青岛理工大学 | 一种超分散型多孔石墨烯/纳米TiO2复合材料的制备方法 |
| CN110075820A (zh) * | 2019-04-25 | 2019-08-02 | 陕西科技大学 | 一种Al2O3/ZrO2/SiO2复合可见光催化剂及其制备方法 |
| CN116019963A (zh) * | 2022-12-02 | 2023-04-28 | 江苏弘生生物工程有限公司 | 一种医用硅凝胶泡沫敷料的制备方法 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000344521A (ja) * | 1999-06-03 | 2000-12-12 | Hideaki Tanaka | チタン酸ペースト及びチタン酸液加工品 |
| CN1571756A (zh) * | 2003-04-03 | 2005-01-26 | 郑熏 | 含有分散二氧化钛的非酸、非碱胶体溶液,其制备方法和含有该胶体溶液的涂布材料 |
| CN1903948A (zh) * | 2005-07-29 | 2007-01-31 | 中国石化仪征化纤股份有限公司 | 二氧化钛纳米粒子原位包覆工艺 |
| CN101371981A (zh) * | 2007-08-21 | 2009-02-25 | 黑龙江大学 | 磷酸表面修饰的纳米二氧化钛高活性光催化剂及合成方法 |
| CN102600880A (zh) * | 2012-01-29 | 2012-07-25 | 北京科技大学 | 一种可见光响应二氧化钛光催化液的制备方法 |
| KR20130019833A (ko) * | 2011-08-18 | 2013-02-27 | (주)켐웰텍 | 우레아를 이용한 Ｎ 도핑 ＴｉＯ２ 및 Ｎ 도핑 ＴｉＯ２ 복합 가시광 광촉매의 제조방법 |
| CN105502492A (zh) * | 2015-12-18 | 2016-04-20 | 景德镇陶瓷学院 | 一种新型非水沉淀法制备稳定氧化锆超细粉体的方法 |
| CN106684344A (zh) * | 2016-11-28 | 2017-05-17 | 荆门市格林美新材料有限公司 | 一种含有Ti、Zr的三元前驱体的制备方法 |
-
2016
- 2016-06-22 CN CN201610457459.3A patent/CN107522169A/zh active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000344521A (ja) * | 1999-06-03 | 2000-12-12 | Hideaki Tanaka | チタン酸ペースト及びチタン酸液加工品 |
| CN1571756A (zh) * | 2003-04-03 | 2005-01-26 | 郑熏 | 含有分散二氧化钛的非酸、非碱胶体溶液,其制备方法和含有该胶体溶液的涂布材料 |
| CN1903948A (zh) * | 2005-07-29 | 2007-01-31 | 中国石化仪征化纤股份有限公司 | 二氧化钛纳米粒子原位包覆工艺 |
| CN101371981A (zh) * | 2007-08-21 | 2009-02-25 | 黑龙江大学 | 磷酸表面修饰的纳米二氧化钛高活性光催化剂及合成方法 |
| KR20130019833A (ko) * | 2011-08-18 | 2013-02-27 | (주)켐웰텍 | 우레아를 이용한 Ｎ 도핑 ＴｉＯ２ 및 Ｎ 도핑 ＴｉＯ２ 복합 가시광 광촉매의 제조방법 |
| CN102600880A (zh) * | 2012-01-29 | 2012-07-25 | 北京科技大学 | 一种可见光响应二氧化钛光催化液的制备方法 |
| CN105502492A (zh) * | 2015-12-18 | 2016-04-20 | 景德镇陶瓷学院 | 一种新型非水沉淀法制备稳定氧化锆超细粉体的方法 |
| CN106684344A (zh) * | 2016-11-28 | 2017-05-17 | 荆门市格林美新材料有限公司 | 一种含有Ti、Zr的三元前驱体的制备方法 |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108465475A (zh) * | 2018-04-04 | 2018-08-31 | 东莞市石鼓污水处理有限公司 | 一种WO3-ZrO2光催化污水处理复合膜的制备方法 |
| CN108996477A (zh) * | 2018-07-26 | 2018-12-14 | 四川理工学院 | 一种基于St*ber法合成金属氧化物微球的方法 |
| CN108996477B (zh) * | 2018-07-26 | 2022-02-22 | 四川理工学院 | 一种基于Stober法合成金属氧化物微球的方法 |
| CN108976715A (zh) * | 2018-07-27 | 2018-12-11 | 青岛理工大学 | 一种纳米氧化物改性的环氧树脂及其制备方法 |
| CN109134824A (zh) * | 2018-07-27 | 2019-01-04 | 青岛理工大学 | 一种含有石墨烯/纳米TiO2复合材料的环氧树脂及其制备方法 |
| CN109134923A (zh) * | 2018-07-27 | 2019-01-04 | 青岛理工大学 | 一种超分散型多孔石墨烯/纳米TiO2复合材料的制备方法 |
| CN109134824B (zh) * | 2018-07-27 | 2021-07-13 | 青岛理工大学 | 一种含有石墨烯/纳米TiO2复合材料的环氧树脂及其制备方法 |
| CN110075820A (zh) * | 2019-04-25 | 2019-08-02 | 陕西科技大学 | 一种Al2O3/ZrO2/SiO2复合可见光催化剂及其制备方法 |
| CN116019963A (zh) * | 2022-12-02 | 2023-04-28 | 江苏弘生生物工程有限公司 | 一种医用硅凝胶泡沫敷料的制备方法 |
| CN116019963B (zh) * | 2022-12-02 | 2023-09-22 | 江苏弘生生物工程有限公司 | 一种医用硅凝胶泡沫敷料的制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107522169A (zh) | 一种常温制备纳米氧化物的纯有机均相沉积法 | |
| CN106492854B (zh) | 利用两步法制备具有光催化性能的复合型纳米Ag3PO4/TiO2材料及方法和应用 | |
| CN100998937B (zh) | 氟掺杂锐钛矿型TiO2溶胶光催化剂的制备方法 | |
| CN102319564B (zh) | 一种双层空腔结构及海胆状的二氧化钛磁性微球制备方法 | |
| CN104907089B (zh) | 一种N,Fe,Zn‑TiO2/AC光催化剂的制备方法 | |
| CN103143372B (zh) | 铁、钴、氮共掺杂改性TiO2/SO42-可见光光催化剂的制备方法 | |
| CN106076392A (zh) | 一种二氧化钛/g‑C3N4量子点复合催化剂的制备方法 | |
| CN101053839A (zh) | 具有锐钛矿结构的硫掺杂二氧化钛光催化剂水热制备方法 | |
| CN103172030A (zh) | 氧化物粉体及其制备方法、催化剂、以及催化剂载体 | |
| CN104624208A (zh) | 一种空气净化光催化剂及其制备方法 | |
| CN103531363B (zh) | 染料敏化太阳能电池纳米TiO2膜光阳极用浆料的制备方法 | |
| CN102580708A (zh) | 制备具有可见光催化活性的氮改性二氧化钛溶胶的方法 | |
| CN103332737B (zh) | 一种二氧化钛纳米粉体的制备方法 | |
| CN102515268B (zh) | 一种高分散纳米二氧化钛粉体的制备方法 | |
| CN107381632A (zh) | 一种三维花状二氧化钛纳米材料的制备方法 | |
| CN107349943A (zh) | 锡酸铋/银‑氯化银等离子体纳米复合光催化材料的制备方法 | |
| CN102976401A (zh) | 氮掺杂纳米二氧化钛晶体的超声化学制备方法 | |
| CN107282083B (zh) | 一种硅锌掺杂的石墨相氮化碳纳米材料及其在光催化还原中的应用 | |
| CN110292919B (zh) | 一种氧化硼和二氧化钛复合纳米材料及其制备方法 | |
| CN103657628B (zh) | 一种SnO2-TiO2复合纳米光催化剂的制备方法 | |
| CN105289577A (zh) | 一种钒钽/铌酸盐光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN102995120A (zh) | 一种纳米TiO2单晶材料、其制备方法及用途 | |
| CN102500402A (zh) | 利用类微乳体系合成AgBr-TiO2纳米异质结构光催化剂的方法 | |
| CN107051418A (zh) | 一种利用球磨法制备稀土金属掺杂TiO2光催化剂的方法 | |
| CN106140129A (zh) | 金属掺杂纳米TiO2光催化剂及其制备方法 |
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 |
Application publication date: 20171229 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |