專利名稱：一種粒徑可控氧化鈦納米顆粒的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及ー種粒徑可控氧化鈦納米顆粒的制備方法，屬于納米材料制備技木。
背景技術：
ニ氧化鈦俗稱鈦白，因其具有良好的耐化學腐蝕性、較高的化學穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、低毒性、光敏性等獨特性質，已被廣泛用于生產(chǎn)高級涂料、催化劑、催化劑載體，化妝品、陶瓷等。此外，低毒性的納米氧化鈦顆粒作為靶向藥物載體已開始收到普遍關注和研究。目前ニ氧化鈦一般以四氯化鈦為初級原料，采用氣相法和液相法制備。氣相法(如四氯化鈦高頻等離子氣體沉積，鈦醇鹽氣相氧化等)エ藝流程簡單，產(chǎn)品純度高，適宜大規(guī)模的生產(chǎn)。但此法多為高溫，同時伴有HCl氣體的釋放，對設備的材質及結構要求苛刻，一次性投資及技術難度大。相比之下，液相法投資成本較低，同時具有原料無毒、無危險性、常溫液相反應、流程操作簡便，物料亦容易回收，三廢污染少等優(yōu)點，成為目前エ業(yè)化生產(chǎn)采用的主要方法。然而，液相法亦存在著原料局部濃度過高，導致顆粒形狀不均、大小不一，過程及結果可控性差等問題亟待解決。生物礦化作為自然界普遍存在的現(xiàn)象，可為ニ氧化鈦材料的制備提供一條新途徑。研究表明，硅藻通過在有機質參與下的生物硅化作用來構建納米結構的細胞壁，即由一定的有機物通過靜電吸引作用促進和調(diào)控無機ニ氧化硅的沉積。某些天然或合成的有機物，如silicatein、聚賴氨酸、聚胺類等可在室溫和中性pH條件下調(diào)控無機ニ氧化硅的快速聚合。這種生物礦化過程可以應用到其它的無機材料制備工程中，避免了酸堿催化劑、有機溶劑的使用，制備條件溫和，適用范圍更廣。例如，專利CN101186333A以精蛋白為誘導齊U，在室溫、常壓、中性pH下催化鈦的前驅體溶液titanium (IV) bis (ammonium lactato)dihydroxide合成了尺寸約在40nm左右的氧化鈦納米顆粒。然而該制備過程反應歷程可控性差，導致顆粒尺寸難以調(diào)控。此外，精蛋白成本較高(約合6萬元/千克)，使得大規(guī)模生產(chǎn)受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供ー種粒徑可控氧化鈦納米顆粒的制備方法，該方法制備過程簡便，制備條件溫和可控，所制備的氧化鈦納米顆粒尺寸可調(diào)。本發(fā)明是通過以下技術方案加以實現(xiàn)，ー種粒徑可控氧化鈦納米顆粒的制備方法，所述的氧化鈦納米顆粒粒徑為3(T400nm，其特征包括以下步驟
(1)將精氨酸溶于去離子水中，配制成濃度為30(T500mM的精氨酸溶液，調(diào)節(jié)溶液pH值 6. 8 7. O ；
(2)將欽的前驅體溶液(titanium(IV) bis (ammonium lactato) dihydroxide)用去離子水稀釋至5(Tl00 mM,調(diào)節(jié)溶液pH值6. 8^7. O ；
(3)將3-(3，4_ ニ羥基苯)-L-丙氨酸(多巴)溶于去離子水中，配成濃度為2. 5 mg/mL的多巴溶液，調(diào)節(jié)溶液PH值7. (Γ7. 5 ；(4)按照體積比為1:2的比例，將步驟(2)制得的鈦前驅體溶液加入到步驟(I)制得的精氨酸溶液中，攪拌混合得混合液，按該混合液的體積與步驟(3)制得的多巴溶液的體積比1:3，于O. 5 10. Omin將多巴溶液加入到混合溶液中，繼續(xù)攪拌3(T60 min,在轉速為10000r/min下離心分離，去除上清液，用去離子水洗滌離心分離，至上清液不含多巴及精氨酸，冷凍干燥，得到氧化鈦納米顆粒。本發(fā)明提出的制備方法的優(yōu)點在干制備方法簡便，條件溫和，避免了使用酸堿催化劑或有機溶劑，環(huán)保，原料易得，生產(chǎn)成本低，通過對反應時間的控制可方便實現(xiàn)顆粒尺寸的可控，適用范圍廣。



圖I為實施例一制備的氧化鈦掃描電鏡(SEM)照片。圖2為實施例ニ制備的氧化鈦掃描電鏡(SEM)照片。圖3為實施例三制備的氧化鈦掃描電鏡(SEM)照片。圖4為實施例四制備的氧化鈦掃描電鏡(SEM)照片。圖5為實施例五制備的氧化鈦掃描電鏡(SEM)照片。圖6為對比例一制備的氧化鈦掃描電鏡(SEM)照片。
具體實施例方式實施例一
準確稱取522mg精氨酸粉末溶解于去離子水中，并用去離子水定容至10mL，得到300mM精氨酸溶液，用氫氧化鈉和鹽酸調(diào)節(jié)溶液pH為6. 8^7. O。取lmL，2M的鈦前驅體溶液(titanium (IV) bis (,ammonium lactato) dihydroxide,從 Sigma-Aldrich 公 ロJ購得)，用去離子水稀釋，定容至40mL，得到50mM的鈦的前驅體溶液,用氫氧化鈉和鹽酸調(diào)節(jié)溶液pH為6. 8 7. O。準確稱取40mg 3- (3，4-ニ羥基苯)-L-丙氨酸(多巴)溶于去離子水中，配成濃度為2. 5 mg/mL的多巴溶液，用氫氧化鈉和鹽酸調(diào)節(jié)溶液pH值7. (Γ7. 5 ；
分別取ImL精氨酸溶液和0. 5mL鈦的前驅體溶液,室溫下在轉速1500r/min下混合攪拌I. Omin,向其中加入0. 5mL多巴溶液,繼續(xù)反應30min,在轉速為10000r/min下離心分離，去除上清液，用去離子水洗滌離心分離，至上清液不含多巴及精氨酸。冷凍干燥，得到直徑約75nm的ニ氧化鈦納米顆粒。實施例ニ
本實施例與實施例ー步驟基本相同，與其不同之處在于精氨酸溶液與鈦的前驅體溶液混合后，室溫下攪拌時間由I. Omin改變?yōu)?. Omin ;加入多巴溶液后，繼續(xù)反應時間由30min改變?yōu)?0min。經(jīng)冷凍干燥后,得到直徑約170nm的ニ氧化鈦納米顆粒。實施例三
本實施例與實施例ー步驟基本相同，與其不同之處在于精氨酸溶液與鈦的前驅體溶液混合后，室溫下攪拌時間由I. Omin改變?yōu)?. Omin。經(jīng)冷凍干燥后,得到直徑約375nm的ニ氧化鈦納米顆粒。
實施例四
本實施例與實施例ー步驟基本相同，與其不同之處在于精氨酸的配制濃度由300mM改變?yōu)?00mM ;精氨酸溶液與鈦的前驅體溶液混合后，室溫下攪拌時間由I. Omin改變?yōu)?br> 5.Omin ;加入多巴溶液后，繼續(xù)反應時間由30min改變?yōu)?0min。經(jīng)冷凍干燥后，得到直徑約220nm的ニ氧化鈦納米顆粒。實施例五
本實施例與實施例ー步驟基本相同，與其不同之處在于精氨酸的配制濃度由300mM改變?yōu)?00mM ;精氨酸溶液與鈦的前驅體溶液混合后，室溫下攪拌時間由I. Omin改變?yōu)?br> 10.Omin。經(jīng)冷凍干燥后，得到直徑約400nm的ニ氧化鈦納米顆粒。 對比例一
準確稱取50 mg魚精蛋白溶于去離子水中，定容至10 mL，得到5 mg/mL魚精蛋白溶液，調(diào)節(jié)溶液pH值6. 8 7. O。取lmL，2M的鈦的前驅體，用去離子水稀釋，定容至40 mL，得到50mM的鈦的前驅體溶液，調(diào)節(jié)溶液pH值為6. 8^7. O。分別取ImL精氨酸溶液和和O. 5mL鈦的前驅體溶液,室溫混合反應攪拌5. O min。在轉速為lOOOOr/min下離心分離，去除上清液，用去離子水洗滌離心分離，至上清液不含多巴及精氨酸。冷凍干燥，得到直徑約40nm的ニ氧化鈦納米顆粒。該對比例一中制得的氧化鈦納米顆粒粒徑大小不隨反應時間變化。
權利要求
1.ー種粒徑可控氧化鈦納米顆粒的制備方法，所述的氧化鈦納米顆粒粒徑為3(T400nm，其特征包括以下步驟 (1)將精氨酸溶于去離子水中，配制成濃度為30(T500mM的精氨酸溶液，調(diào)節(jié)溶液pH值 6. 8 7. O ； (2)將鈦的前驅體溶液用去離子水稀釋至5(Tl00mM,調(diào)節(jié)溶液pH值6. 8^7. O ； (3)將3-(3，4_ ニ羥基苯)-L-丙氨酸(多巴)溶于去離子水中，配成濃度為2.5 mg/mL的多巴溶液，調(diào)節(jié)溶液pH值7. (Γ7. 5 ； (4)按照體積比為1:2的比例，將步驟(2)制得的鈦前驅體溶液加入到步驟(I)制得的精氨酸溶液中，攪拌混合得混合液，按該混合液的體積與步驟(3)制得的多巴溶液的體積比1:3，于O. 5 10. Omin將多巴溶液加入到混合溶液中，繼續(xù)攪拌3(T60 min,在轉速為10000r/min下離心分離，去除上清液，用去離子水洗滌離心分離，至上清液不含多巴及精氨酸，冷凍干燥，得到氧化鈦納米顆粒。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種粒徑可控氧化鈦納米顆粒的制備方法。該方法過程為將精氨酸溶于去離子水中，配制成一定濃度的精氨酸溶液；將鈦的前驅體溶液用去離子水稀釋，得到一定濃度的鈦的前軀體溶液；將多巴溶于去離子水中，配制成一定濃度的多巴溶液。向劇烈攪拌的精氨酸溶液中傾倒入一定量的鈦的前軀體溶液，分別與不同時間(0.5~10.0min)傾倒入一定體積多巴溶液，離心分離得到二氧化鈦納米顆粒。本發(fā)明提供的氧化鈦制備方法簡便，條件溫和，避免了酸堿催化劑、有機溶劑的使用，原料易得，生產(chǎn)成本低，通過對反應時間的控制可方便實現(xiàn)顆粒尺寸的可控(30~400nm)，適用范圍廣。
文檔編號C01G23/053GK102674449SQ20121013387
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月3日 優(yōu)先權日2012年5月3日
發(fā)明者姜忠義, 王曉莉, 石家福 申請人:天津大學