二氧化鈦納米空心球的制備方法與流程

本發(fā)明涉及一種空心球的制備方法，尤其是一種二氧化鈦納米空心球的制備方法。

背景技術(shù)：

納米二氧化鈦因良好的穩(wěn)定性和能帶結(jié)構(gòu)，在光催化、光電轉(zhuǎn)換、防霧、自清潔、涂料、化妝品等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。納米二氧化鈦空心球與實(shí)心球相比，具有密度小、比表面積大、熱穩(wěn)定性能好，以及特殊的光學(xué)特性。為此，人們?yōu)楂@得納米二氧化鈦空心球做出了不懈的努力，如中國發(fā)明專利CN 103803646B于2015年11月18日公告的一種二氧化鈦空心球的制備方法。該方法先以氯化鉀為表面改性劑，正硅酸乙酯為原料制備二氧化硅球形顆粒，再利用二氧化硅膠體球的表面荷電及提拉的速度制備出二氧化硅膠體晶體模板，之后，先將二氧化硅膠體晶體模板浸入二氧化鈦凝膠中后緩慢拉出膜層，再將晾干的膜層煅燒后，腐蝕去除二氧化硅模板，得到產(chǎn)物。這種制備方法雖能獲得二氧化鈦空心球，卻也存在著不足之處，首先，方法過于復(fù)雜，需歷經(jīng)模板的制備、二氧化鈦凝膠的包覆、煅燒和模板的去除等過程；其次，制備過程中多次涉及酸和堿溶液，極易造成環(huán)境污染；再次，制得的產(chǎn)物中的空心球直徑偏大，多為亞微米級，且空心球相互連接成膜狀，使其比表面積有限。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題為克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種空心球呈分散狀、且簡單便捷的二氧化鈦納米空心球的制備方法。

為解決本發(fā)明的技術(shù)問題，所采用的技術(shù)方案為：二氧化鈦納米空心球的制備方法采用滴入法，特別是完成步驟如下：

先將四氯化鈦以≤0.5mL/s的速率滴入水中，得到乳液，再對乳液依次進(jìn)行固液分離、洗滌和干燥的處理，制得球直徑為30～200nm、球殼厚為6～30nm的二氧化鈦納米空心球。

作為二氧化鈦納米空心球的制備方法的進(jìn)一步改進(jìn)：

優(yōu)選地，水的pH值為3～12，溫度為20～100℃。

優(yōu)選地，四氯化鈦滴入時，水為攪拌狀態(tài)；利于加速反應(yīng)。

優(yōu)選地，固液分離處理為離心分離，其轉(zhuǎn)速≥1000r/min、時間≥5min。

優(yōu)選地，洗滌處理為使用去離子水或乙醇對分離得到的固態(tài)物進(jìn)行清洗，清洗時分離固態(tài)物為離心分離。

優(yōu)選地，干燥處理為將清洗后的固態(tài)物置于常溫下晾干。

相對于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果是：

其一，對制得的目的產(chǎn)物分別使用掃描電鏡和透射電鏡進(jìn)行表征，由其結(jié)果可知，目的產(chǎn)物為分散狀的二氧化鈦空心球；其中，二氧化鈦空心球的球直徑為30～200nm、球殼厚為6～30nm。這種由分散狀的納米二氧化鈦空心球組成的目的產(chǎn)物，既由于納米二氧化鈦良好的穩(wěn)定性和能帶結(jié)構(gòu)，又因納米二氧化鈦空心球具有的密度小、比表面積大、熱穩(wěn)定性能好和特殊的光學(xué)特性，還由于分散狀的納米二氧化鈦空心球具有較高的比表面積，從而使目的產(chǎn)物極易于廣泛地應(yīng)用于光催化、光電轉(zhuǎn)換、防霧、自清潔、涂料、化妝品等領(lǐng)域。

其二，制備方法簡單、科學(xué)、高效。不僅制得了空心球呈分散狀的目的產(chǎn)物——二氧化鈦納米空心球，還有著簡單便捷、成本低、綠色環(huán)保的特點(diǎn)，使其易于大規(guī)模地工業(yè)化生產(chǎn)和目的產(chǎn)物的商業(yè)化應(yīng)用。

附圖說明

圖1是對制備方法制得的目的產(chǎn)物使用掃描電鏡(SEM)和透射電鏡(TEM)進(jìn)行表征的結(jié)果之一。其中，圖1a為目的產(chǎn)物的SEM圖像；圖1b為目的產(chǎn)物的TEM圖像。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選方式作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。

首先從市場購得或自行制得：

四氯化鈦；

水；

去離子水；

乙醇。

接著，

實(shí)施例1

制備的具體步驟為：

先將四氯化鈦以0.1mL/s的速率滴入水中；其中，水的pH值為3，溫度為20℃，水為攪拌(或靜止)狀態(tài)，得到乳液。再對乳液依次進(jìn)行固液分離、洗滌和干燥的處理；其中，固液分離處理為離心分離，其轉(zhuǎn)速為1000r/min、時間為10min，洗滌處理為使用去離子水(或乙醇)對分離得到的固態(tài)物進(jìn)行清洗，清洗時分離固態(tài)物為離心分離，干燥處理為將清洗后的固態(tài)物置于常溫下晾干，制得近似于圖1所示的二氧化鈦納米空心球。

實(shí)施例2

制備的具體步驟為：

先將四氯化鈦以0.2mL/s的速率滴入水中；其中，水的pH值為5，溫度為40℃，水為攪拌(或靜止)狀態(tài)，得到乳液。再對乳液依次進(jìn)行固液分離、洗滌和干燥的處理；其中，固液分離處理為離心分離，其轉(zhuǎn)速為2000r/min、時間為8min，洗滌處理為使用去離子水(或乙醇)對分離得到的固態(tài)物進(jìn)行清洗，清洗時分離固態(tài)物為離心分離，干燥處理為將清洗后的固態(tài)物置于常溫下晾干，制得近似于圖1所示的二氧化鈦納米空心球。

實(shí)施例3

制備的具體步驟為：

先將四氯化鈦以0.3mL/s的速率滴入水中；其中，水的pH值為7，溫度為60℃，水為攪拌(或靜止)狀態(tài)，得到乳液。再對乳液依次進(jìn)行固液分離、洗滌和干燥的處理；其中，固液分離處理為離心分離，其轉(zhuǎn)速為3000r/min、時間為7min，洗滌處理為使用去離子水(或乙醇)對分離得到的固態(tài)物進(jìn)行清洗，清洗時分離固態(tài)物為離心分離，干燥處理為將清洗后的固態(tài)物置于常溫下晾干，制得如圖1所示的二氧化鈦納米空心球。

實(shí)施例4

制備的具體步驟為：

先將四氯化鈦以0.4mL/s的速率滴入水中；其中，水的pH值為9，溫度為80℃，水為攪拌(或靜止)狀態(tài)，得到乳液。再對乳液依次進(jìn)行固液分離、洗滌和干燥的處理；其中，固液分離處理為離心分離，其轉(zhuǎn)速為4000r/min、時間為6min，洗滌處理為使用去離子水(或乙醇)對分離得到的固態(tài)物進(jìn)行清洗，清洗時分離固態(tài)物為離心分離，干燥處理為將清洗后的固態(tài)物置于常溫下晾干，制得近似于圖1所示的二氧化鈦納米空心球。

實(shí)施例5

制備的具體步驟為：

先將四氯化鈦以0.5mL/s的速率滴入水中；其中，水的pH值為12，溫度為100℃，水為攪拌(或靜止)狀態(tài)，得到乳液。再對乳液依次進(jìn)行固液分離、洗滌和干燥的處理；其中，固液分離處理為離心分離，其轉(zhuǎn)速為5000r/min、時間為5min，洗滌處理為使用去離子水(或乙醇)對分離得到的固態(tài)物進(jìn)行清洗，清洗時分離固態(tài)物為離心分離，干燥處理為將清洗后的固態(tài)物置于常溫下晾干，制得近似于圖1所示的二氧化鈦納米空心球。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明的二氧化鈦納米空心球的制備方法進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若對本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。