本發(fā)明屬于化工
技術(shù)領(lǐng)域：
：，具體涉及一種TiOF2向TiO2轉(zhuǎn)化的非高溫超聲處理方法。
背景技術(shù)：
：：TiO2因其穩(wěn)定、無(wú)毒而被長(zhǎng)期關(guān)注，并廣泛用于光催化和鋰電池領(lǐng)域。而TiOF2是近年來(lái)才逐漸被關(guān)注的一種新型材料，因其更有效利用可見(jiàn)光或太陽(yáng)光和更強(qiáng)的充放電性能而被認(rèn)為是一種更有前景的催化和鋰電池材料。目前少量的研究表明，TiOF2是F通過(guò)某種方式進(jìn)入了TiO2的氧空位而生成的新晶體，而這種新晶體中的F也可以再通過(guò)加熱等方式脫離TiOF2晶格，從而生成TiO2，即TiOF2和TiO2是可以相互轉(zhuǎn)變的。甚至有學(xué)者(LinChen、LaiyouNiu、KangleLv等)研究表明，TiOF2是以HF和鈦酸丁酯為原料制備TiO2時(shí)的中間體，這個(gè)中間體再被加熱可生成具有原TiOF2形貌的TiO2，從而使生成的TiO2具有更優(yōu)異的催化和光電性能。從目前少有的文獻(xiàn)來(lái)看，TiOF2向TiO2的轉(zhuǎn)變方法基本為180℃以上的水熱法(KangleLv的研究)和400℃以上的高溫灼燒法(LinChen、LaiyouNiu、KangleLv等的研究)，即高溫高壓或更高的溫度常壓條件才會(huì)實(shí)現(xiàn)TiOF2向TiO2的轉(zhuǎn)變。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種方法簡(jiǎn)單、過(guò)程可控并且所得TiO2的催化和光電性能更好的TiOF2向TiO2轉(zhuǎn)化的非高溫超聲處理方法。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：將制備好的TiOF2粉末分散在無(wú)水乙醇里，通過(guò)調(diào)整超聲能量控制TiOF2向TiO2的轉(zhuǎn)變速度，具體轉(zhuǎn)化條件為：在功率為10～30KW、頻率為28～40KHz條件下超聲處理0.5～1h，之后放入烘箱50～60℃烘干，碾磨至粉末，即可得轉(zhuǎn)化后的TiO2。上述TiOF2粉末是由以下步驟制備而成：量取無(wú)水乙醇按照1:1～1.2的比例加入到鈦酸丁酯中，記為溶液A；量取無(wú)水乙醇加入到去離子水中，同時(shí)加入HF，去離子水與無(wú)水乙醇、HF的體積比為1:0.1：0.1～1：0.2:0.2，記為溶液B；將溶液A逐滴加入到溶液B中，滴速控制為每秒2～3滴，低速混合攪拌1～2小時(shí)，得到TiOF2凝膠，于室溫下陳化1～3d；將陳化的TiOF2凝膠移至反應(yīng)釜中，80～100℃恒溫1～3h，冷卻后離心沉降，用去離子水、乙醇反復(fù)洗滌，在80～100℃鼓風(fēng)干燥箱中烘干，研磨至粉末。上述轉(zhuǎn)化條件為：功率10～18KW、頻率30～40KHz、超聲處理0.5～1h，烘干溫度為55℃。本發(fā)明的TiOF2向TiO2轉(zhuǎn)化的非高溫超聲處理方法，其是低溫常壓下依靠超聲的轉(zhuǎn)化方式，利用了超聲波的頻率高，波長(zhǎng)短，具有較大的能量的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)控制超聲能量實(shí)現(xiàn)TiOF2向TiO2轉(zhuǎn)化的過(guò)程可控，同時(shí)大大簡(jiǎn)化TiOF2向TiO2的轉(zhuǎn)化環(huán)節(jié)，在非高溫條件下即可實(shí)現(xiàn)，工藝成本低、過(guò)程簡(jiǎn)單，并且轉(zhuǎn)化所得TiO2的催化和光電性能良好，適于工業(yè)化推廣應(yīng)用。附圖說(shuō)明圖1為TiOF2樣品在超聲處理前后的XRD圖。圖2為TiOF2在超聲處理前的SEM圖。圖3為TiOF2在超聲處理后的SEM圖。圖4為太陽(yáng)光下TiO2對(duì)羅丹明B的催化降解效果圖。具體實(shí)施方式現(xiàn)結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施例1本實(shí)施例的TiOF2向TiO2轉(zhuǎn)化的非高溫超聲處理方法是由以下步驟實(shí)現(xiàn)：(1)TiOF2的制備量取30.4mL無(wú)水乙醇加入到35.2mL鈦酸丁酯中，記為溶液A；量取30.4mL無(wú)水乙醇加入到180mL水中，同時(shí)加入20mLHF，記為溶液B；溶液A逐滴加入到溶液B中，滴速控制在每秒2滴，低速混合攪拌2小時(shí)，得到TiOF2凝膠，于室溫下陳化2d；將陳化的TiOF2凝膠移至含聚四氟乙烯內(nèi)膽的不銹鋼反應(yīng)釜中，100℃恒溫2h，冷卻后離心沉降，用去離子水、乙醇反復(fù)洗滌3次，在100℃鼓風(fēng)干燥箱中烘干，研磨至粉末；(2)超聲實(shí)現(xiàn)TiOF2向TiO2的轉(zhuǎn)化將步驟(1)制備出的TiOF2粉末分散在適量的無(wú)水乙醇里，通過(guò)調(diào)整超聲能量控制TiOF2向TiO2的轉(zhuǎn)變速度，具體轉(zhuǎn)化條件為：功率為10KW、頻率為30KHz條件下超聲0.5h，然后放入烘箱60℃烘干，碾磨至粉末，即可得轉(zhuǎn)化后的TiO2。實(shí)施例2(1)TiOF2的制備參照《合金與化合物雜志》(JournalofAlloysandCompounds)里2011年509期第4557-4562頁(yè)TiOF2為前驅(qū)體制備銳鈦礦TiO2及其光催化性能研究“PreparationofthermallystableanataseTiO2photocatalystfromTiOF2precursoranditsphotocatalyticactivity”里的TiOF2里記載的TiOF2制備方法制備TiOF2。(2)超聲實(shí)現(xiàn)TiOF2向TiO2的轉(zhuǎn)化將步驟(1)制備出的TiOF2粉末分散在適量的無(wú)水乙醇里，通過(guò)調(diào)整超聲能量控制TiOF2向TiO2的轉(zhuǎn)變速度，具體轉(zhuǎn)化條件為：功率為18KW、頻率為40KHz條件下超聲1h，然后放入烘箱55℃烘干，碾磨至粉末，即可得轉(zhuǎn)化后的TiO2。實(shí)施例3(1)TiOF2的制備量取無(wú)水乙醇按照1：1.2的比例加入到鈦酸丁酯中，記為溶液A；量取無(wú)水乙醇加入到去離子水中，同時(shí)加入HF，去離子水與無(wú)水乙醇、HF的體積比為1:0.2:0.2，記為溶液B；將溶液A逐滴加入到溶液B中，滴速控制為每秒3滴，低速混合攪拌2小時(shí)，得到TiOF2凝膠，于室溫下陳化3d；將陳化的TiOF2凝膠移至反應(yīng)釜中，80℃恒溫3h，冷卻后離心沉降，用去離子水、乙醇反復(fù)洗滌，在80℃鼓風(fēng)干燥箱中烘干，研磨至粉末。(2)超聲實(shí)現(xiàn)TiOF2向TiO2的轉(zhuǎn)化將步驟(1)制備出的TiOF2粉末分散在適量的無(wú)水乙醇里，通過(guò)調(diào)整超聲能量控制TiOF2向TiO2的轉(zhuǎn)變速度，具體轉(zhuǎn)化條件為：功率為30KW、頻率為28KHz條件下超聲1h，然后放入烘箱50℃烘干，碾磨至粉末，即可得轉(zhuǎn)化后的TiO2。為了驗(yàn)證本發(fā)明的技術(shù)效果，發(fā)明人做了大量的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，現(xiàn)以下述實(shí)驗(yàn)為例進(jìn)行說(shuō)明。(1)TiOF2超聲處理將加入量為15mLHF制備出的TiOF2樣品以及將該樣品按照實(shí)施例1的方法進(jìn)行超聲處理后的樣品利用X射線衍射儀(XRD圖譜)進(jìn)行觀察，結(jié)果如圖1所示。從圖1可知，TiOF2通過(guò)超聲處理發(fā)生了巨大變化，衍射峰的位置與TiO2(卡片號(hào)21-1272)的衍射峰位置基本吻合，最強(qiáng)特征峰的位置均出現(xiàn)在25.2°左右，在23.4°出沒(méi)有特征峰，說(shuō)明TiOF2通過(guò)超聲處理導(dǎo)致TiOF2轉(zhuǎn)變成TiO2，晶體結(jié)構(gòu)因此也發(fā)生了變化。(2)SEM將加入量為15mLHF制備出的TiOF2樣品以及將該樣品按照實(shí)施例1的方法進(jìn)行超聲處理后的樣品用顯微鏡觀察，結(jié)果分別如圖2和3所示。由圖2和3對(duì)比可知，TiOF2在超聲處理后發(fā)生了明顯變化，部分從分等級(jí)花狀變成多個(gè)長(zhǎng)方體聚合物，每個(gè)長(zhǎng)方體的尺寸約為200nm，對(duì)應(yīng)XRD圖譜分析，該長(zhǎng)方體即為TiO2，且有別于傳統(tǒng)八面棱錐晶型，均為暴露特定晶面的TiO2。(3)催化性能將本發(fā)明所制得TiO2的太陽(yáng)光催化效果與市售TiO2催化劑P25的催化效果進(jìn)行對(duì)比，具體催化效果實(shí)驗(yàn)如下：取催化劑樣品1.0g加入50mL10mg/L的羅丹明B溶液內(nèi)，避光磁力攪拌0.5h，使光催化劑吸附-脫附達(dá)平衡后取樣，取樣量為5mL，再將混合溶液置于暗箱中，以500W氙燈模擬太陽(yáng)光源，液面距離光源20cm，每隔0.5h取樣一次，取樣量均為5mL，將所取樣品在高速離心機(jī)中以3600r/min轉(zhuǎn)速高速離心0.2h，然后用分光光度計(jì)測(cè)定羅丹明B溶液上清液在波長(zhǎng)554nm的吸光度值，利用標(biāo)準(zhǔn)曲線法分別計(jì)算不同光照時(shí)間下樣品的濃度，進(jìn)一步計(jì)算出羅丹明B的歸一化濃度(c/c0)隨催化時(shí)間的變化曲線，結(jié)果如圖4所示。由圖4可以看出，本發(fā)明方法制備出的TiO2催化效果在4.5h后其濃度降為40％以下，而P25的濃度僅為60％左右，由此說(shuō)明，本發(fā)明方法所得的TiO2催化效果遠(yuǎn)優(yōu)于P25。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3 當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3