本發(fā)明涉及一種材料制備方法，更具體的說是涉及一種二氧化鈦納米顆粒的可控制備方法。

背景技術(shù)：

二氧化鈦廉價(jià)無毒且化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，具有優(yōu)良的光敏、濕敏、氣敏以及光電性能，在功能性陶瓷以及光催化領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。目前工業(yè)化生產(chǎn)采用的二氧化鈦納米顆粒的方法中存在顆粒形狀不均，大小不一，過程及結(jié)果可控性差等問題。

由于桃膠具有很高的分子量，在常溫下很難溶于水，但是在酸液中可以水解為小分子的鼠李糖、阿拉伯糖、半乳糖、甘露糖和木糖，這些小分子糖類具有吸附性能，可以吸附無機(jī)分子。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種二氧化鈦納米顆粒的可控制備方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中制備二氧化鈦納米顆粒的方法中存在顆粒形狀不均，及顆粒大小可控性差的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：一種二氧化鈦納米顆粒的可控制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟一、二氧化鈦溶膠凝膠的配制：將鈦化合物和醇溶液混合，攪拌均勻后，反應(yīng)得到二氧化鈦的溶膠凝膠；

步驟二、桃膠的處理：將桃膠進(jìn)行酸解脫色處理得到桃膠的水解液；

步驟三、反應(yīng)的進(jìn)行：將桃膠水解液加入到二氧化鈦的溶膠凝膠中進(jìn)行反應(yīng)使二氧化鈦分子吸附在桃膠水解液中糖類顆粒上；

步驟四、產(chǎn)物的后處理：通過將步驟三得到的混合物進(jìn)行脫水處理，使其中的糖類顆粒逐漸聚合，得到表面吸附有二氧化鈦納米顆粒的桃膠，然后通過酸化處理將桃膠水解除去，得到二氧化鈦納米顆粒。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟一中鈦化合物為四氟化鈦、四氯化鈦、硫酸鈦中的一種，所述醇溶液為、乙醇、異丙醇、異丁醇中的一種。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，

步驟一、二氧化鈦溶膠凝膠的配制：在磁力攪拌作用下將9-13g四氯化鈦滴加到20-50ml無水乙醇中，同時(shí)加入催化劑、抑制劑和絡(luò)合劑，攪拌得到透明溶液，反應(yīng)得到二氧化鈦溶膠凝膠；

步驟二、桃膠的處理：在室溫下將10-15g桃膠加入200ml鹽酸溶液中，使桃膠水解成單糖，保持鹽酸溶液PH＝3，水解3-8h,然后加入活性炭，對桃膠水解液進(jìn)行脫色處理，將經(jīng)過酸解脫色的桃膠水解液采用離子交換樹脂膜透析法進(jìn)行脫鹽處理；

步驟三、反應(yīng)的進(jìn)行：將處理過的桃膠水解液加入二氧化鈦溶膠凝膠中，用保鮮膜覆蓋，在室溫下反應(yīng)20-30h；

步驟四、產(chǎn)物的后處理：將步驟三得到的含有二氧化鈦和桃膠的混合物放入到真空干燥箱中，設(shè)置溫度為110-250℃，反應(yīng)6-10h,然后使溫度降到室溫，得到表面吸附有二氧化鈦納米顆粒的桃膠，然后用0.5-3mol/L的鹽酸溶液進(jìn)行酸化，使PH保持在1.3-1.7，酸化時(shí)間為0.2-0.6h,之后用蒸餾水洗滌至呈中性得到二氧化鈦納米顆粒。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟一中反應(yīng)溫度為24-120℃，反應(yīng)時(shí)間為36-40h。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述絡(luò)合劑添加量為0.03-0.05g、催化劑添加量為0.02-0.05g、殺菌劑添加量為0.01-0.03g、抑制劑添加量為0.05-0.08g；

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述催化劑為硅烷合三乙胺。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述絡(luò)合劑為乙酰乙酸乙酯、乙酰乙酸甲酯和乙酰丙酸甲酯中的一種。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述抑制劑為檸檬酸、冰醋酸中的一種。

本發(fā)明將二氧化鈦溶膠凝膠和桃膠水解液混合，使二氧化鈦分子吸附在桃膠水解液中的小分子糖類表面，然后在適宜的條件下使小分子糖類重新聚合，通過控制聚合條件，恰好可以控制了二氧化鈦納米顆粒的大小，然后使桃膠再次水解除去，因此可以通過控制桃膠尺寸的大小來設(shè)計(jì)二氧化鈦納米材料的大小。

附圖說明

圖1為實(shí)施例1得到的二氧化鈦納米材料的掃描電鏡圖；

圖2為實(shí)施例2得到的二氧化鈦納米材料的掃描電鏡圖；

圖3為實(shí)施例3得到的二氧化鈦納米材料的掃描電鏡圖；

圖4為實(shí)施例4得到的二氧化鈦納米材料的掃描電鏡圖；

圖5為實(shí)施例5得到的二氧化鈦納米材料的掃描電鏡圖；

圖6為實(shí)施例6得到的二氧化鈦納米材料的掃描電鏡圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳述。

實(shí)施例1：一種二氧化鈦納米顆粒的可控制備方法，包括以下步驟：

步驟一、二氧化鈦溶膠凝膠的配制：在磁力攪拌作用下將9g四氯化鈦滴加到20ml無水乙醇中，同時(shí)加入0.02g硅烷合三乙胺、0.05g檸檬酸和0.03g乙酰乙酸乙酯，攪拌得到透明溶液，然后在30℃，反應(yīng)36h得到二氧化鈦溶膠凝膠；

步驟二、桃膠的處理：在室溫下將10g桃膠加入200ml鹽酸溶液中，使桃膠水解成單糖，保持鹽酸溶液PH＝3，水解3h,然后加入活性炭，對桃膠水解液進(jìn)行脫色處理，將經(jīng)過酸解脫色的桃膠水解液采用離子交換樹脂膜透析法進(jìn)行脫鹽處理；

步驟三、反應(yīng)的進(jìn)行：將處理過的桃膠水解液加入二氧化鈦溶膠凝膠中，用保鮮膜覆蓋，在室溫下反應(yīng)20h；

步驟四、產(chǎn)物的后處理：將步驟三得到的含有二氧化鈦和桃膠的混合物放入到真空干燥箱中，設(shè)置溫度為110℃，反應(yīng)6h,然后使溫度降到室溫，得到表面吸附有二氧化鈦納米顆粒的桃膠，然后用0.5mol/L的鹽酸溶液進(jìn)行酸化，使PH保持在1.3，酸化時(shí)間為0.2h,之后用蒸餾水洗滌至呈中性得到二氧化鈦納米顆粒。

實(shí)施例2：一種二氧化鈦納米顆粒的可控制備方法，包括以下步驟：

步驟一、二氧化鈦溶膠凝膠的配制：在磁力攪拌作用下將10g四氯化鈦滴加到25ml無水乙醇中，同時(shí)加入0.03g硅烷合三乙胺、0.06g冰醋酸和0.03g乙酰乙酸甲酯，攪拌得到透明溶液，然后在40℃，反應(yīng)36h得到二氧化鈦溶膠凝膠；

步驟二、桃膠的處理：在室溫下將11g桃膠加入200ml鹽酸溶液中，使桃膠水解成單糖，保持鹽酸溶液PH＝3，水解4h,然后加入活性炭，對桃膠水解液進(jìn)行脫色處理，將經(jīng)過酸解脫色的桃膠水解液采用離子交換樹脂膜透析法進(jìn)行脫鹽處理；

步驟三、反應(yīng)的進(jìn)行：將處理過的桃膠水解液加入二氧化鈦溶膠凝膠中，用保鮮膜覆蓋，在室溫下反應(yīng)23h；

步驟四、產(chǎn)物的后處理：將步驟三得到的含有二氧化鈦和桃膠的混合物放入到真空干燥箱中，設(shè)置溫度為120℃，反應(yīng)6h,然后使溫度降到室溫，得到表面吸附有二氧化鈦納米顆粒的桃膠，然后用0.8mol/L的鹽酸溶液進(jìn)行酸化，使PH保持在1.4，酸化時(shí)間為0.4h,之后用蒸餾水洗滌至呈中性得到二氧化鈦納米顆粒。

實(shí)施例3：一種二氧化鈦納米顆粒的可控制備方法，包括以下步驟：

步驟一、二氧化鈦溶膠凝膠的配制：在磁力攪拌作用下將10g四氟化鈦滴加到35ml異丙醇中，同時(shí)加入0.03g硅烷合三乙胺、0.06g檸檬酸和0.04g乙酰丙酸甲酯，攪拌得到透明溶液，然后在50℃，反應(yīng)38h得到二氧化鈦溶膠凝膠；

步驟二、桃膠的處理：在室溫下將12g桃膠加入200ml鹽酸溶液中，使桃膠水解成單糖，保持鹽酸溶液PH＝3，水解5h,然后加入活性炭，對桃膠水解液進(jìn)行脫色處理，將經(jīng)過酸解脫色的桃膠水解液采用離子交換樹脂膜透析法進(jìn)行脫鹽處理；

步驟三、反應(yīng)的進(jìn)行：將處理過的桃膠水解液加入二氧化鈦溶膠凝膠中，用保鮮膜覆蓋，在室溫下反應(yīng)25h；

步驟四、產(chǎn)物的后處理：將步驟三得到的含有二氧化鈦和桃膠的混合物放入到真空干燥箱中，設(shè)置溫度為190℃，反應(yīng)7h,然后使溫度降到室溫，得到表面吸附有二氧化鈦納米顆粒的桃膠，然后用2mol/L的鹽酸溶液進(jìn)行酸化，使PH保持在1.5，酸化時(shí)間為0.4h,之后用蒸餾水洗滌至呈中性得到二氧化鈦納米顆粒。

實(shí)施例4：一種二氧化鈦納米顆粒的可控制備方法，包括以下步驟：

步驟一、二氧化鈦溶膠凝膠的配制：在磁力攪拌作用下將12g四氟化鈦滴加到40ml異丁醇中，同時(shí)加入0.05g硅烷合三乙胺、0.05g冰醋酸和0.04g乙酰丙酸甲酯，攪拌得到透明溶液，然后在80℃，反應(yīng)40h得到二氧化鈦溶膠凝膠；

步驟二、桃膠的處理：在室溫下將13g桃膠加入200ml鹽酸溶液中，使桃膠水解成單糖，保持鹽酸溶液PH＝3，水解6h,然后加入活性炭，對桃膠水解液進(jìn)行脫色處理，將經(jīng)過酸解脫色的桃膠水解液采用離子交換樹脂膜透析法進(jìn)行脫鹽處理；

步驟三、反應(yīng)的進(jìn)行：將處理過的桃膠水解液加入二氧化鈦溶膠凝膠中，用保鮮膜覆蓋，在室溫下反應(yīng)28h；

步驟四、產(chǎn)物的后處理：將步驟三得到的含有二氧化鈦和桃膠的混合物放入到真空干燥箱中，設(shè)置溫度為200℃，反應(yīng)8h,然后使溫度降到室溫，得到表面吸附有二氧化鈦納米顆粒的桃膠，然后用2.5mol/L的鹽酸溶液進(jìn)行酸化，使PH保持在1.6，酸化時(shí)間為0.4h,之后用蒸餾水洗滌至呈中性得到二氧化鈦納米顆粒。

實(shí)施例5：一種二氧化鈦納米顆粒的可控制備方法，包括以下步驟：

步驟一、二氧化鈦溶膠凝膠的配制：在磁力攪拌作用下將12g硫酸鈦滴加到40ml無水乙醇中，同時(shí)加入0.04g硅烷合三乙胺、0.07g檸檬酸和0.05g乙酰乙酸乙酯，攪拌得到透明溶液，然后在110℃，反應(yīng)38h得到二氧化鈦溶膠凝膠；

步驟二、桃膠的處理：在室溫下將14g桃膠加入200ml鹽酸溶液中，使桃膠水解成單糖，保持鹽酸溶液PH＝3，水解7h,然后加入活性炭，對桃膠水解液進(jìn)行脫色處理，將經(jīng)過酸解脫色的桃膠水解液采用離子交換樹脂膜透析法進(jìn)行脫鹽處理；

步驟三、反應(yīng)的進(jìn)行：將處理過的桃膠水解液加入二氧化鈦溶膠凝膠中，用保鮮膜覆蓋，在室溫下反應(yīng)30h；

步驟四、產(chǎn)物的后處理：將步驟三得到的含有二氧化鈦和桃膠的混合物放入到真空干燥箱中，設(shè)置溫度為220℃，反應(yīng)9h,然后使溫度降到室溫，得到表面吸附有二氧化鈦納米顆粒的桃膠，然后用1.8mol/L的鹽酸溶液進(jìn)行酸化，使PH保持在1.6，酸化時(shí)間為0.2h,之后用蒸餾水洗滌至呈中性得到二氧化鈦納米顆粒。

實(shí)施例6：一種二氧化鈦納米顆粒的可控制備方法，包括以下步驟：

步驟一、二氧化鈦溶膠凝膠的配制：在磁力攪拌作用下將13g硫酸鈦滴加到50ml異丙醇中，同時(shí)加入0.05g硅烷合三乙胺、0.08g冰醋酸和0.05g乙酰乙酸甲酯，攪拌得到透明溶液，然后在120℃，反應(yīng)40h得到二氧化鈦溶膠凝膠；

步驟二、桃膠的處理：在室溫下將15g桃膠加入200ml鹽酸溶液中，使桃膠水解成單糖，保持鹽酸溶液PH＝3，水解8h,然后加入活性炭，對桃膠水解液進(jìn)行脫色處理，將經(jīng)過酸解脫色的桃膠水解液采用離子交換樹脂膜透析法進(jìn)行脫鹽處理；

步驟三、反應(yīng)的進(jìn)行：將處理過的桃膠水解液加入二氧化鈦溶膠凝膠中，用保鮮膜覆蓋，在室溫下反應(yīng)30h；

步驟四、產(chǎn)物的后處理：將步驟三得到的含有二氧化鈦和桃膠的混合物放入到真空干燥箱中，設(shè)置溫度為250℃，反應(yīng)10h,然后使溫度降到室溫，得到表面吸附有二氧化鈦納米顆粒的桃膠，然后用3mol/L的鹽酸溶液進(jìn)行酸化，使PH保持在1.7，酸化時(shí)間為0.6h,之后用蒸餾水洗滌至呈中性得到二氧化鈦納米顆粒。

圖1-6分別對應(yīng)實(shí)施例1-6所制備的二氧化鈦納米顆粒的掃描電鏡圖，實(shí)施例1-6所制備的二氧化鈦納米顆粒的尺寸分別為50nm、58nm、78nm、116nm、121nm、167nm。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。