一種鈦酸鹽、鈦酸以及二氧化鈦的制備方法
【專利摘要】本申請(qǐng)公開一種鈦酸鹽、鈦酸以及二氧化鈦的制備方法，其中，鈦酸鹽的制備方法包括：將鈦源通過水解反應(yīng)得到水合鈦酸沉淀，所述鈦源選自硫酸鈦、硫酸氧鈦、四氯化鈦、四氟化鈦、乙醇鈦、丙醇鈦、鈦酸四丁酯、乙二醇鈦、丙三醇鈦、氟鈦酸銨中的一種或者幾種的組合；將所述水合鈦酸沉淀分散在含有強(qiáng)堿的雙氧水水溶液中進(jìn)行水熱反應(yīng)獲得具有納微分級(jí)結(jié)構(gòu)的海膽狀鈦酸鹽。本申請(qǐng)所提供的一種鈦酸鹽、鈦酸和二氧化鈦的制備方法可以彌補(bǔ)將鈦酸鹽、鈦酸和二氧化鈦材料制備成納米線或納米管結(jié)構(gòu)時(shí)具有的一些缺點(diǎn)。
【專利說明】 一種鈦酸鹽、鈦酸以及二氧化鈦的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)涉及環(huán)保、能源領(lǐng)域材料的制備，尤其涉及一種鈦酸鹽、鈦酸以及二氧化鈦的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]鈦酸鹽、鈦酸和二氧化鈦由于它們?cè)阡囯x子電池、光催化、染料敏化太陽能電池、光解水和傳感器等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，已成為材料領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。上述鈦酸鹽、鈦酸和二氧化鈦材料的各項(xiàng)性能與它們的形貌密切相關(guān)。
[0003]相比于單晶納米顆粒而言，一維材料(如納米管、納米線)可以減少顆粒間的晶界，有利于載流子在長(zhǎng)軸方向上的輸運(yùn)，是組裝納米功能器件、光電器件結(jié)構(gòu)的理想構(gòu)筑單元，有望成為納米器件功能化和集成化的關(guān)鍵材料。一維納米材料具有以下一些特點(diǎn):(1)、在光催化領(lǐng)域，有利于光生電子-空穴對(duì)在長(zhǎng)軸方向上自由遷移，減少電子空穴的復(fù)合幾率，提高光催化效率；(2)、在鋰離子電池領(lǐng)域，長(zhǎng)軸有利于電子的有效遷移，短軸有利于鋰離子的快速嵌入/嵌出過程，相比于納米顆粒而言，一維結(jié)構(gòu)具有較好的充放電性能；(3)、在染料敏化太陽能電池領(lǐng)域，一維納米結(jié)構(gòu)預(yù)期可以大大減少顆粒間的晶界，有利于電子在光陽極上的傳輸，能大大提高電池的效率。
[0004]然而，將鈦酸鹽、鈦酸和二氧化鈦材料制備成納米線或納米管等一維納米結(jié)構(gòu)后，具有一些缺點(diǎn):如在光催化領(lǐng)域，光催化結(jié)束后，納米光催化劑不易回收；在鋰離子電池領(lǐng)域，納米材料往往具有較低的振實(shí)密度，顆粒與顆粒之間接觸不好等缺點(diǎn)，使得納米材料電極通常不具備較高的體積比容量以及較好的快速充放電性能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明人經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，將鈦酸鹽、鈦酸和二氧化鈦材料制成納微分級(jí)結(jié)構(gòu)，可以在充分利用材料的納米結(jié)構(gòu)特性的同時(shí)，很好的保留材料的微米結(jié)構(gòu)功能。在納微分級(jí)結(jié)構(gòu)材料中，由一維納米管、納米線組成的分級(jí)結(jié)構(gòu)微球?qū)⑹且环N較為理想的納微分級(jí)結(jié)構(gòu)，如海膽狀分級(jí)結(jié)構(gòu)微球。在光催化領(lǐng)域，該分級(jí)結(jié)構(gòu)中的一維納米管、納米線可以提升其光催化效率，微米級(jí)球可以加速其沉降或膜分離效果。在鋰離子電池領(lǐng)域，組成分級(jí)結(jié)構(gòu)的一維納米管、納米線狀的納米結(jié)構(gòu)有利于電子在長(zhǎng)軸方向上傳輸，而短軸則有利于鋰離子的快速嵌入與嵌出；同時(shí)，該分級(jí)結(jié)構(gòu)整體為微米級(jí)球，球形結(jié)構(gòu)在傳統(tǒng)的電極制備中具有較好的堆積密度，球與球顆粒間的接觸更加緊密，可在很大程度上提高電池的快速充放電性能。
[0006]因此，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N鈦酸鹽、鈦酸以及二氧化鈦的制備方法，以彌補(bǔ)將鈦酸鹽、鈦酸和二氧化鈦材料制備成納米線或納米管結(jié)構(gòu)時(shí)具有的一些缺點(diǎn)。
[0007]本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N鈦酸鹽的制備方法，包括:
將鈦源通過水解反應(yīng)得到水合鈦酸沉淀，所述鈦源選自硫酸鈦、硫酸氧鈦、四氯化鈦、四氟化鈦、乙醇鈦、丙醇鈦、鈦酸四丁酯、乙二醇鈦、丙三醇鈦、氟鈦酸銨中的一種或者幾種的組合；
將所述水合鈦酸沉淀分散在含有強(qiáng)堿的雙氧水水溶液中進(jìn)行水熱反應(yīng)獲得具有納微分級(jí)結(jié)構(gòu)的海膽狀鈦酸鹽。
[0008]優(yōu)選的，所述含有強(qiáng)堿的雙氧水水溶液中堿的濃度為0.01摩爾每升至5摩爾每升，所述含有強(qiáng)堿的雙氧水水溶液中雙氧水的體積分?jǐn)?shù)為0.1%至8%。
[0009]優(yōu)選的，所述含有強(qiáng)堿的雙氧水水溶液為在雙氧水水溶液中添加強(qiáng)堿或在強(qiáng)堿溶液中添加雙氧水獲得；所述強(qiáng)堿選自氫氧化鈉和氫氧化鉀中的一種或者它們的組合。
[0010]優(yōu)選的，所述鈦源經(jīng)水解反應(yīng)后進(jìn)行提純獲得所述水合鈦酸沉淀；所述提純用于去除水合鈦酸沉淀中的雜質(zhì)離子，所述提純方式采用水洗-離心分離、水洗-膜分離、水洗-過濾以及滲析中的一種或者幾種方式的組合。
[0011]優(yōu)選的，所述水解反應(yīng)為將所述鈦源分散在去離子水中直接水解生成水合鈦酸沉淀，或者，所述水解反應(yīng)為通過向所述鈦源加入堿性物質(zhì)的水溶液，使鈦源水解生成水合鈦酸沉淀。
[0012]優(yōu)選的，所述水合鈦酸沉淀分散在所述含有強(qiáng)堿的雙氧水水溶液中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.001% 至 5%O
[0013]優(yōu)選的，所述水熱反應(yīng)的溫度為60攝氏度至200攝氏度，水熱反應(yīng)的時(shí)間為2至48小時(shí)。
[0014]本申請(qǐng)還提供一種基于以上所述鈦酸鹽的制備方法的鈦酸的制備方法，該鈦酸的制備方法還包括:
將所述納微分級(jí)結(jié)構(gòu)的海膽狀鈦酸鹽經(jīng)酸交換獲得具有納微分級(jí)結(jié)構(gòu)的海膽狀鈦酸。
[0015]優(yōu)選的，所述酸交換包括:
將所述納微分級(jí)結(jié)構(gòu)的海膽狀鈦酸鹽洗滌分離；
將所述洗滌分離后的納微分級(jí)結(jié)構(gòu)的海膽狀鈦酸鹽放入酸溶液中進(jìn)行氫離子交換獲得具有納微分級(jí)結(jié)構(gòu)的海膽狀鈦酸，所述酸溶液選自硝酸、鹽酸、硫酸、醋酸中的一種或者幾種，酸溶液的濃度為0.0001摩爾每升至0.1摩爾每升；
將所述獲得的具有納微分級(jí)結(jié)構(gòu)的海膽狀鈦酸進(jìn)行洗滌分離。
[0016]本申請(qǐng)還提供一種基于如上所述的鈦酸的制備方法的二氧化鈦的制備方法，該二氧化鈦的制備方法還包括:
將所述納微分級(jí)結(jié)構(gòu)的海膽狀鈦酸經(jīng)退火處理獲得具有納微分級(jí)結(jié)構(gòu)的海膽狀二氧化鈦，所述退火處理溫度為300攝氏度至800攝氏度，退火時(shí)間為I小時(shí)至5小時(shí)。
[0017]本發(fā)明制備得到的具有納微分級(jí)結(jié)構(gòu)的海膽狀鈦酸鹽、鈦酸以及二氧化鈦由一維納米管、納米線組成，整體為微米級(jí)球狀，展示了很好的鋰離子電池循環(huán)性能，尤其在快速充放電速率下仍能保持較高的容量，是一理想的鋰離子負(fù)極材料結(jié)構(gòu)。本發(fā)明制備得到的具有納微分級(jí)結(jié)構(gòu)的海膽狀二氧化鈦同樣具有較高的電池容量，較為平穩(wěn)的充放電電壓，有利于作為鋰離子電池負(fù)極材料。此外，本申請(qǐng)制備得到的具有納微分級(jí)結(jié)構(gòu)的海膽狀二氧化鈦具有很好的光催化性能，由于其整體為微米級(jí)顆粒，光催化結(jié)束后可快速分離回收再利用。
[0018]綜上所述，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
1、本申請(qǐng)所提供的制備方法可分別制備出具有納微分級(jí)結(jié)構(gòu)的海膽狀鈦酸鹽、海膽狀鈦酸以及海膽狀二氧化鈦；
2、本申請(qǐng)所提供的制備方法得到的海膽狀結(jié)構(gòu)由一維納米管或納米線組成，可充分利用一維納米結(jié)構(gòu)特性的同時(shí)，很好的保留材料的微米結(jié)構(gòu)功能，是其它方法所無法實(shí)現(xiàn)的；
3、本申請(qǐng)所提供的制備方法的原料價(jià)格低廉、易得，生產(chǎn)成本較低；合成過程中無添加齊U、安全環(huán)保無污染；
4、本申請(qǐng)所提供的制備方法制備工藝簡(jiǎn)單，工藝參數(shù)易控制，易于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
[0019]本發(fā)明制備的具有納微分級(jí)結(jié)構(gòu)的海膽狀鈦酸用于鋰離子電池負(fù)極材料的優(yōu)點(diǎn)在于:
1、容量高且循環(huán)效率好，多次充放電容量幾乎不下降；
2、快速充放電速率下仍保持大的容量。
[0020]本發(fā)明制備的具有納微分級(jí)結(jié)構(gòu)的海膽狀二氧化鈦用于鋰離子電池負(fù)極材料的優(yōu)點(diǎn)在于:
1、較為平穩(wěn)且較低的充放電電壓，充放電平臺(tái)分別為1.86伏和1.78伏，有利于作為負(fù)極材料而制備高電壓鋰離子電池；
2、容量高且循環(huán)效率好，多次充放電容量幾乎不下降。
[0021]本發(fā)明制備的具有納微分級(jí)結(jié)構(gòu)的海膽狀二氧化鈦用于光催化的優(yōu)點(diǎn)在于:
1、光催化效率高；
2、易分離回收，光催化后可自行沉降。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0023]圖1是本發(fā)明一種鈦酸鹽、鈦酸以及二氧化鈦的制備方法流程圖；
圖2是實(shí)施例1制備得到的海膽狀鈦酸鈉(圖a)和海膽狀鈦酸(圖b)的X射線衍射圖；
圖3是實(shí)施例1制備得到的海膽狀鈦酸鈉(圖a)、海膽狀鈦酸(圖b)以及海膽狀二氧化鈦(圖c)的掃描電鏡圖；它們都由一維納米管或納米線組成，整體為微米級(jí)球狀；
圖4是實(shí)施例1制備得到的海膽狀鈦酸用于鋰離子電池:圖a是50 mAg-1時(shí)的容量循環(huán)圖，圖b是不同充放電速率下的容量循環(huán)圖；
圖5是實(shí)施例1制備得到的海膽狀二氧化鈦用于鋰離子電池:圖a是50 mAg-1時(shí)的首次充放電容量圖，圖b是50 mAg—1時(shí)的容量循環(huán)圖；
圖6是實(shí)施例1制備得到的海膽狀鈦酸分別在400攝氏度(圖a)和600攝氏度(圖b)下退火處理2小時(shí)后得到的海膽狀二氧化鈦的X射線衍射圖，其中400攝氏度處理后產(chǎn)物為銳鈦礦相，600攝氏度處理后產(chǎn)物為銳鈦礦相和金紅石相的復(fù)合相；
圖7是實(shí)施例1制備得到的海膽狀二氧化鈦用于光催化后半小時(shí)內(nèi)的自沉積性能示意圖； 圖8是實(shí)施例1中將氫氧化鈉濃度分別改變?yōu)?摩爾每升(圖a)和4摩爾每升(圖b)時(shí)制備得到的海膽狀鈦酸鈉的掃描電鏡圖；海膽狀鈦酸鈉經(jīng)酸交換后可得到形貌保持不變的海膽狀鈦酸，海膽狀鈦酸經(jīng)退火處理后可得到形貌保持不變的海膽狀二氧化鈦。

【具體實(shí)施方式】
[0024]為了使本【技術(shù)領(lǐng)域】的人員更好地理解本申請(qǐng)中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本申請(qǐng)實(shí)施例中的附圖，對(duì)本申請(qǐng)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本申請(qǐng)一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本申請(qǐng)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0025]實(shí)施例1
請(qǐng)參考圖1，攪拌條件下，將0.5克硫酸鈦分散于50毫升去離子水中，常溫水解生成水合鈦酸沉淀，將上述水合鈦酸沉淀離心分離，后分別用50毫升去離子水洗滌3次，離心分離得到洗滌后的水合鈦酸沉淀。將上述洗滌后的水合鈦酸沉淀分散在40毫升氫氧化鈉濃度為I摩爾每升和雙氧水濃度為2%的水溶液中。攪拌I小時(shí)后，將混合液轉(zhuǎn)移到水熱釜中，加熱至150攝氏度，恒溫12小時(shí)，制備得到具有納微分級(jí)結(jié)構(gòu)的海膽狀鈦酸鈉。將所述海膽狀鈦酸鈉固體轉(zhuǎn)移到燒杯中，超聲分散，用去離子水洗滌5次，離心分離。隨后加入0.01摩爾每升的硝酸溶液至溶液變酸性，超聲并靜置6小時(shí)，使得H +離子完全將Na+離子交換出來，用去離子水洗滌，離心分離，60攝氏度下真空干燥，得到具有納微分級(jí)結(jié)構(gòu)的海膽狀鈦酸。取部分所述納微分級(jí)結(jié)構(gòu)的海膽狀鈦酸放入方舟中，于400攝氏度下退火處理2小時(shí)，得到具有納微分級(jí)結(jié)構(gòu)的海膽狀銳鈦礦相二氧化鈦。
[0026]本實(shí)施例制備得到的海膽狀鈦酸鈉和海膽狀鈦酸的X射線衍射圖如圖2所示。圖2中，圖a為本實(shí)施例制備得到的海膽狀鈦酸鈉的X射線衍射圖，圖b是本實(shí)施例制備得到的海膽狀鈦酸的X射線衍射圖。
[0027]本實(shí)施例制備得到的海膽狀鈦酸鈉、海膽狀鈦酸以及海膽狀二氧化鈦的掃描電鏡圖如圖3所示。圖3中，圖a為本實(shí)施例制備得到的海膽狀鈦酸鈉的掃描電鏡圖，圖b為本實(shí)施例制備得到的海膽狀鈦酸的掃描電鏡圖，圖c為本實(shí)施例制備得到的海膽狀二氧化鈦的掃描電鏡圖。從圖3可以看出，它們都由一維納米管或納米線組成，整體為微米級(jí)球狀，即海膽狀。
[0028]本實(shí)施例制備得到的海膽狀鈦酸用于鋰離子電池的容量循環(huán)圖如圖4所示。圖4中，圖a是50 mAg—1時(shí)的容量循環(huán)圖，圖b是不同充放電速率下的容量循環(huán)圖。由圖4可以看出，本實(shí)施例所制備的海膽狀鈦酸用于鋰離子電池負(fù)極材料的優(yōu)點(diǎn)在于:1、容量高且循環(huán)效率好，多次充放電容量幾乎不下降；2、快速充放電速率下仍保持大的容量。
[0029]本實(shí)施例制備得到的海膽狀二氧化鈦用于鋰離子電池的容量循環(huán)圖如圖5所示。圖5中，圖a是50 mAg—1時(shí)的首次充放電容量圖，圖b是50 mAg—1時(shí)的容量循環(huán)圖。由圖5可以看出，本實(shí)施例制備的海膽狀二氧化鈦用于鋰離子電池負(fù)極材料的優(yōu)點(diǎn)在于:1、較為平穩(wěn)且較低的充放電電壓，充放電平臺(tái)分別為1.86伏和1.78伏，有利于作為負(fù)極材料而制備高電壓鋰離子電池；2、容量高且循環(huán)效率好，多次充放電容量幾乎不下降；3、快速充放電速率下仍保持大的容量。
[0030]本實(shí)施例制備得到的海膽狀鈦酸分別在400攝氏度和600攝氏度下退火處理2小時(shí)后得到的海膽狀二氧化鈦的X射線衍射圖如圖6所示。圖6中，圖a為海膽狀鈦酸在400攝氏度下退火處理2小時(shí)后得到的海膽狀二氧化鈦的X射線衍射圖，該溫度下處理后產(chǎn)物為銳鈦礦相；圖b為海膽狀鈦酸在600攝氏度下退火處理2小時(shí)后得到的海膽狀二氧化鈦的X射線衍射圖，該溫度下處理后產(chǎn)物為銳鈦礦相和金紅石相的復(fù)合相。
[0031]本實(shí)施例制備得到的海膽狀二氧化鈦用于光催化后半小時(shí)內(nèi)的自沉積性能如圖7所示。由圖7可以看出本實(shí)施例制備得到的海膽狀二氧化鈦用于光催化時(shí)具有易分離回收，光催化后可自行沉降的優(yōu)點(diǎn)。
[0032]本實(shí)施例中將氫氧化鈉濃度分別改變?yōu)?摩爾每升和4摩爾每升時(shí)制備得到的海膽狀鈦酸鈉的掃描電鏡圖如圖8所示。圖8中，圖a為將氫氧化鈉濃度分別改變?yōu)?摩爾每升時(shí)制備得到的海膽狀鈦酸鈉的掃描電鏡圖；圖b為將氫氧化鈉濃度分別改變?yōu)?摩爾每升時(shí)制備得到的海膽狀鈦酸鈉的掃描電鏡圖。本實(shí)施例中，海膽狀鈦酸鈉經(jīng)酸交換后可得到形貌保持不變的海膽狀鈦酸，海膽狀鈦酸經(jīng)退火處理后可得到形貌保持不變的海膽狀二氧化鈦。
[0033]實(shí)施例2
請(qǐng)參考圖1，攪拌條件下，將0.5克硫酸鈦分散于50毫升去離子水中，常溫水解生成水合鈦酸沉淀，將上述水合鈦酸沉淀離心分離，后分別用50毫升去離子水洗滌3次，離心分離得到洗滌后的水合鈦酸沉淀。將上述洗滌后的水合鈦酸沉淀分散在40毫升氫氧化鈉濃度為I摩爾每升和雙氧水濃度為2%的水溶液中。攪拌I小時(shí)后，將混合液轉(zhuǎn)移到水熱釜中，加熱至150攝氏度，恒溫12小時(shí)，制備得到具有納微分級(jí)結(jié)構(gòu)的海膽狀鈦酸鈉。將海膽狀鈦酸鈉固體轉(zhuǎn)移到燒杯中，超聲分散，用去離子水洗滌3次，離心分離。隨后加入0.01摩爾每升的硝酸溶液至溶液變酸性，超聲并靜置6小時(shí)，使得H+離子完全將Na+離子交換出來，用去離子水洗滌，離心分離，60攝氏度真空干燥，得到具有納微分級(jí)結(jié)構(gòu)的海膽狀鈦酸。取部分所述海膽狀鈦酸放入方舟中，于600攝氏度下退火處理2小時(shí)，得到具有納微分級(jí)結(jié)構(gòu)的海膽狀銳鈦礦相和金紅石相復(fù)合晶相的二氧化鈦。
[0034]實(shí)施例3
請(qǐng)參考圖1，攪拌條件下，將I克硫酸鈦分散于50毫升去離子水中，常溫水解生成水合鈦酸沉淀，將上述水合鈦酸沉淀離心分離，后分別用50毫升去離子水洗滌5次，離心分離得到洗滌后的水合鈦酸沉淀。將上述洗滌后的水合鈦酸沉淀分散在40毫升氫氧化鉀濃度為2摩爾每升和雙氧水濃度為6%的水溶液中。攪拌I小時(shí)后，將混合液轉(zhuǎn)移到水熱釜中，加熱至150攝氏度，恒溫12小時(shí)，制備得到具有納微分級(jí)結(jié)構(gòu)的海膽狀鈦酸鉀。將所述海膽狀鈦酸鉀固體轉(zhuǎn)移到燒杯中，超聲分散，用去離子水洗滌5次，離心分離。隨后加入0.1摩爾每升硝酸溶液至溶液變酸性，超聲并靜置6小時(shí)，使得H+離子完全將K +離子交換出來，用去離子水洗滌，離心分離，60攝氏度真空干燥，得到具有納微分級(jí)結(jié)構(gòu)的海膽狀鈦酸。取部分所述海膽狀鈦酸放入方舟中，于400攝氏度下退火處理3小時(shí)，得到海膽狀銳鈦礦相二氧化鈦。
[0035]實(shí)施例4
請(qǐng)參考圖1，攪拌條件下，將I克硫酸氧鈦分散于30毫升去離子水中，常溫水解生成水合鈦酸沉淀，將上述水合鈦酸沉淀離心分離，后分別用30毫升去離子水洗滌5次，離心分離得到洗滌后的水合鈦酸沉淀。將上述洗滌后的水合鈦酸沉淀分散在40毫升氫氧化鈉濃度為2摩爾每升和雙氧水濃度為2%的水溶液中。攪拌I小時(shí)后，將混合液轉(zhuǎn)移到水熱釜中，加熱至120攝氏度，恒溫24小時(shí)，制備得到具有納微分級(jí)結(jié)構(gòu)的海膽狀鈦酸鈉。將所述海膽狀鈦酸鈉固體轉(zhuǎn)移到燒杯中，超聲分散，用去離子水洗滌4次，離心分離。隨后加入0.01摩爾每升硝酸溶液至溶液變酸性，超聲并靜置6小時(shí)，使得H +離子完全將Na+離子交換出來，用去離子水洗滌，離心分離，60攝氏度真空干燥，得到具有納微分級(jí)結(jié)構(gòu)的海膽狀鈦酸。取部分所述海膽狀鈦酸放入方舟中，于500攝氏度下退火處理2小時(shí)，得到具有納微分級(jí)結(jié)構(gòu)的海膽狀銳鈦礦相二氧化鈦。
[0036]實(shí)施例5
請(qǐng)參考圖1，攪拌條件下，將I毫升異丙醇鈦分散于50毫升去離子水中，常溫水解生成水合鈦酸沉淀，將上述水合鈦酸沉淀離心分離，后分別用50毫升去離子水洗滌3次，離心分離得到洗滌后的水合鈦酸沉淀。將上述洗滌后的水合鈦酸沉淀分散在40毫升氫氧化鈉濃度為0.5摩爾每升和雙氧水濃度為5%的水溶液中。攪拌I小時(shí)后，將混合液轉(zhuǎn)移到水熱釜中，加熱至160攝氏度，恒溫12小時(shí)，制備得到具有納微分級(jí)結(jié)構(gòu)的海膽狀鈦酸鈉。將所述海膽狀鈦酸鈉固體轉(zhuǎn)移到燒杯中，超聲分散，用去離子水洗滌5次，離心分離。隨后加入0.01摩爾每升硝酸溶液至溶液變酸性，超聲并靜置6小時(shí)，使得H+離子完全將Na+離子交換出來，用去離子水洗滌，離心分離，60攝氏度真空干燥，得到具有納微分級(jí)結(jié)構(gòu)的海膽狀鈦酸。取部分海膽狀鈦酸放入方舟中，于400攝氏度下退火處理2小時(shí)，得到具有納微分級(jí)結(jié)構(gòu)的海膽狀銳鈦礦相二氧化鈦。
[0037]實(shí)施例6
請(qǐng)參考圖1，攪拌條件下，將2毫升四氯化鈦分散于50毫升去離子水中，常溫水解生成水合鈦酸沉淀，將上述水合鈦酸沉淀離心分離，后分別用50毫升去離子水洗滌5次，離心分離得到洗滌后的水合鈦酸沉淀。將上述洗滌后的水合鈦酸沉淀分散在40毫升氫氧化鈉濃度為2摩爾每升和雙氧水濃度為5%的水溶液中。攪拌I小時(shí)后，將混合液轉(zhuǎn)移到水熱釜中，加熱至120攝氏度，恒溫24小時(shí)，制備得到具有納微分級(jí)結(jié)構(gòu)的海膽狀鈦酸鈉。將所述海膽狀鈦酸鈉固體轉(zhuǎn)移到燒杯中，超聲分散，用去離子水洗滌3次，離心分離。隨后加入0.1摩爾每升的硝酸溶液至溶液變酸性，超聲并靜置6小時(shí)，使得H +離子完全將Na+離子交換出來，用去離子水洗滌，離心分離，60攝氏度真空干燥，得到具有納微分級(jí)結(jié)構(gòu)的海膽狀鈦酸。取部分所述海膽狀鈦酸放入方舟中，于400攝氏度下退火處理2小時(shí)，得到具有納微分級(jí)結(jié)構(gòu)的海膽狀銳鈦礦相二氧化鈦。
[0038]實(shí)施例7
請(qǐng)參考圖1，攪拌條件下，將2毫升鈦酸四丁酯分散于50毫升去離子水中，常溫水解生成水合鈦酸沉淀，將上述水合鈦酸沉淀離心分離，后分別用50毫升去離子水洗滌5次，離心分離得到洗滌后的水合鈦酸沉淀。將上述洗滌后的水合鈦酸沉淀分散在40毫升氫氧化鈉濃度為I摩爾每升和雙氧水濃度為2%的水溶液中。攪拌I小時(shí)后，將混合液轉(zhuǎn)移到水熱釜中，加熱至180攝氏度，恒溫12小時(shí)，制備得到具有納微分級(jí)結(jié)構(gòu)的海膽狀鈦酸鈉。將所述海膽狀鈦酸鈉固體轉(zhuǎn)移到燒杯中，超聲分散，用去離子水洗滌3次，離心分離。隨后加入
0.01摩爾每升硝酸溶液至溶液變酸性，超聲并靜置6小時(shí)，使得H+離子完全將Na+離子交換出來，用去離子水洗滌，離心分離，60攝氏度真空干燥，得到具有納微分級(jí)結(jié)構(gòu)的海膽狀鈦酸。取部分所述海膽狀鈦酸放入方舟中，于400攝氏度下退火處理2小時(shí)，得到具有納微分級(jí)結(jié)構(gòu)的海膽狀銳鈦礦相二氧化鈦。
[0039]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征及本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入本發(fā)明要求保護(hù)的范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【權(quán)利要求】
1.一種鈦酸鹽的制備方法，其特征在于，包括: 將鈦源通過水解反應(yīng)得到水合鈦酸沉淀，所述鈦源選自硫酸鈦、硫酸氧鈦、四氯化鈦、四氟化鈦、乙醇鈦、丙醇鈦、鈦酸四丁酯、乙二醇鈦、丙三醇鈦、氟鈦酸銨中的一種或者幾種的組合； 將所述水合鈦酸沉淀分散在含有強(qiáng)堿的雙氧水水溶液中進(jìn)行水熱反應(yīng)獲得具有納微分級(jí)結(jié)構(gòu)的海膽狀鈦酸鹽。
2.如權(quán)利要求1所述的鈦酸鹽的制備方法，其特征在于:所述含有強(qiáng)堿的雙氧水水溶液中堿的濃度為0.0l摩爾每升至5摩爾每升，所述含有強(qiáng)堿的雙氧水水溶液中雙氧水的體積分?jǐn)?shù)為0.1%至8%。
3.如權(quán)利要求1所述的鈦酸鹽的制備方法，其特征在于:所述含有強(qiáng)堿的雙氧水水溶液為在雙氧水水溶液中添加強(qiáng)堿或在強(qiáng)堿溶液中添加雙氧水獲得；所述強(qiáng)堿選自氫氧化鈉和氫氧化鉀中的一種或者它們的組合。
4.如權(quán)利要求1所述的鈦酸鹽的制備方法，其特征在于:所述鈦源經(jīng)水解反應(yīng)后進(jìn)行提純獲得所述水合鈦酸沉淀；所述提純用于去除水合鈦酸沉淀中的雜質(zhì)離子，所述提純方式采用水洗-離心分離、水洗-膜分離、水洗-過濾以及滲析中的一種或者幾種方式的組口 ο
5.如權(quán)利要求1所述的鈦酸鹽的制備方法，其特征在于:所述水解反應(yīng)為將所述鈦源分散在去離子水中直接水解生成水合鈦酸沉淀，或者，所述水解反應(yīng)為通過向所述鈦源加入堿性物質(zhì)的水溶液，使鈦源水解生成水合鈦酸沉淀。
6.如權(quán)利要求1所述的鈦酸鹽的制備方法，其特征在于:所述水合鈦酸沉淀分散在所述含有強(qiáng)堿的雙氧水水溶液中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.001%至5%。
7.如權(quán)利要求1所述的鈦酸鹽的制備方法，其特征在于:所述水熱反應(yīng)的溫度為60攝氏度至200攝氏度，水熱反應(yīng)的時(shí)間為2小時(shí)至48小時(shí)。
8.一種基于權(quán)利要求1至7任意一項(xiàng)所述鈦酸鹽的制備方法的鈦酸的制備方法，其特征在于，還包括: 將所述納微分級(jí)結(jié)構(gòu)的海膽狀鈦酸鹽經(jīng)酸交換獲得具有納微分級(jí)結(jié)構(gòu)的海膽狀鈦酸。
9.如權(quán)利要求8所述的鈦酸的制備方法，其特征在于，所述酸交換包括: 將所述納微分級(jí)結(jié)構(gòu)的海膽狀鈦酸鹽洗滌分離； 將所述洗滌分離后的納微分級(jí)結(jié)構(gòu)的海膽狀鈦酸鹽放入酸溶液中進(jìn)行氫離子交換獲得具有納微分級(jí)結(jié)構(gòu)的海膽狀鈦酸，所述酸溶液選自硝酸、鹽酸、硫酸、醋酸中的一種或者幾種，酸溶液的濃度為0.0001摩爾每升至0.1摩爾每升； 將所述獲得的具有納微分級(jí)結(jié)構(gòu)的海膽狀鈦酸進(jìn)行洗滌分離。
10.一種基于如權(quán)利要求8至9任意一項(xiàng)所述的鈦酸的制備方法的二氧化鈦的制備方法，其特征在于，還包括: 將所述納微分級(jí)結(jié)構(gòu)的海膽狀鈦酸經(jīng)退火處理獲得具有納微分級(jí)結(jié)構(gòu)的海膽狀二氧化鈦，所述退火處理溫度為300攝氏度至800攝氏度，退火時(shí)間為I小時(shí)至5小時(shí)。
【文檔編號(hào)】C01G23/047GK104261465SQ201410581104
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年10月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月27日
【發(fā)明者】李建明 申請(qǐng)人:李建明