一种高效可见光诱导纳米TIOSUB2/SUB晶化液的制备.pdf

本发明涉及一种可见光诱导TiO2纳米晶化溶胶液的制造方法，此方法是采用钛盐为原料，与碱性溶液混合后，生成二氧化钛水合物。此水合物经多次洗涤去除杂质后，适当加水分散，形成一定浓度的二氧化钛水合物悬浮体系，在此体系中加入复合络合剂，形成TiO2溶胶液。此溶胶经静止陈化后，形成悬浮性较好的凝胶体系，将凝胶体系经沸腾回流后，形成稳定性较好的晶化液。所形成的晶化液，具有可见光光触媒特性，产品通过喷涂应用物体表面，阴干形成附着力良好的薄膜或涂层，在可见光照射下具有光触媒或自净的作用。此晶化溶胶具有无毒、无二次污染、可见光活性高、无需紫外光源、制备过程简单、可操作性强、可大面积使用在有机或无机物表面。

1、  一种以钛盐和氨水为原料，制备碱性TiO₂水合物，通过络合反应制备钛溶胶，凝胶化后经沸腾回流制备具有可见光活性的TiO₂晶化液。

2、  一种以钛溶胶为前驱体，凝胶化后制备均匀、稳定的凝胶体系，经回流反应制备含有高分散纳米锐钛矿相TiO₂粒子的光触媒晶化液。

一种高效可见光诱导纳米TiO₂晶化液的制备
技术领域
本发明属于光催化剂材料制备领域，具体涉及一种纳米TiO₂晶化液的软化学制备方法，此方法可以用于大量制备具有高光催化活性的液相光触媒材料，方法简单、可控性强。
背景技术
光催化剂(Photocatalyst)是一种高效、绿色环境友好型材料，可以将太阳能有效转化成化学能，因而被广泛用于环境净化领域，如杀菌抗菌、净化空气和水、防尘防雾等。
传统的光催化剂多为锐钛矿型TiO₂，此种光催化剂具有化学稳定性高、耐光腐蚀、对人体无害、廉价、并且具有较深的价带能级等特点，因而成为最具发展前景的光催化剂之一。作为光催化剂材料，是否能够被广泛使用，主要取决于此材料是否能够在物体表面形成均匀、牢固的涂层或薄膜，从而获得大比表面积，与有机污染物充分接触，达到高效净化目的。目前现有的可喷涂光催化剂材料大体可分为两种，一种是将晶化处理后的纳米TiO₂粒子分散在有机或无机介质中，喷涂在物体表面，形成光催化剂涂层或薄膜。由于纳米粒子具有高表面能，易通过团聚降低表面能，因此在使用过程中很难保持良好的均匀性，从而导致光催化活性下降；另一种是通过溶胶-凝胶法，采用有机物络合剂，形成TiO₂溶胶，由于通过这种方法制得的TiO₂粒子为无定型结构，因此不具备光催化活性，必须通过适当的热处理晶化，使TiO₂粒子发生晶型转变，形成锐钛矿结构，才能具有光催化降解有机污染物能力，因而涂覆机体必须是耐高温的无机材料，并且这种方法也不适合制作大面积的涂层。
针对现有液态可喷涂光催化剂现状，本发明介绍了一种制备TiO₂晶化液的简单方法，制备方法简单易控，有望被大范围推广使用。
发明内容
本发明的目的在于提出一种简易制备具有可见光活性的高效纳米TiO₂晶化液，此晶化液可大面积喷涂在有机或无机物体表面，无需热处理，阴干后即可形成附着力较强的涂层或薄膜，能够有效杀菌抗菌、净化空气或水体。
主要制备工艺过程：
以无机钛盐为原料，与碱性溶液反应使Ti⁴⁺离子以TiO₂水合物的形式沉淀出来，沉淀物经离心洗涤去除杂质离子后，与复合络合剂反应，发生络合反应形成透明的溶胶，此溶胶经凝胶化后，形成稳定的凝胶体系，经适当温度回流处理，即可得到高活性的TiO₂晶化液。具体过程为：首先在搅拌条件下，将适量的氨水溶液快速滴加到一定浓度的钛盐溶液中，至pH值为弱碱性，继续搅拌使反应充分进行。反应结束后，对反应生成的沉淀物质——TiO₂水合物进行脱水、离心洗涤，去除残留的杂质离子。洗净后的TiO₂水合物重新分散在一定量的蒸馏水中，形成悬浮体系，此时缓慢加入复合络合剂，形成透明溶胶，静止陈化使溶胶转变成凝胶。将此凝胶回流处理，最终形成稳定性均匀性较高的晶化液。
工艺实例
配置一定浓度的钛盐溶液1L，在快速搅拌条件下加入浓氨水溶液，直至pH为碱性，继续搅拌使反应充分进行。采用高速离心机进行固液分离，获得蜡状白色固体——TiO₂水合物，将TiO₂水合物反复离心洗涤直至杂质离子全部去除。再将洗净后的水合物放入均质机中，加入适量水，使水合物均匀分散在体系中。在此体系中缓慢加入适量复合络合剂，形成透明溶胶。将溶胶静止陈化形成稳定的凝胶，将此凝胶放入回流装置中沸腾回流适当时间，即可得到均匀、稳定的TiO₂晶化液。