專利名稱：一種有序結構二氧化鈦及其制備方法和用途的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及有序材料技術領域，具體涉及一種高度有序的二氧化鈦。本發(fā)明還涉 及一種制備所述有序結構二氧化鈦的方法。本發(fā)明的又一方面，涉及所述有序結構二氧化 鈦在光催化領域的用途。
背景技術：
目前有序二氧化鈦的制備方法有溶膠-凝膠合成法和模板合成法等，其中所述模 板合成法之模板包括硬模板如陽極氧化鋁膜、徑跡刻蝕聚合物模板、多孔硅、分子篩、膠態(tài) 晶體、碳納米管和限域沉積位的量子阱等，軟模板如高分子模板、液相反應體系中的表面活 性劑分子形成的膠束模板、單分子層模板、液晶模板、囊泡、LB膜等。目前使用的模板均為 人工制備模板。人工制備模板常常存在成本昂貴，模板制備工藝復雜，去除模板工藝復雜等 問題。仿生合成技術是利用生物礦化的機理來指導新型材料合成的一種新方法。它是以 生物大分子、生物有機質自組裝體為模板，對無機物的成核及生長進行調制，從而可獲得微 觀結構與有機模板相關的有機-無機復合物，再將有機模板用鍛燒或萃取的方法去除，即 可復制出與有機模板結構相似的多孔物質。本發(fā)明人首次發(fā)現(xiàn)雞蛋蛋清經過干燥后具有獨特的有序類矩形結構，國內外還未 有相關報道。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)了一種新型有序天然生物模板-雞蛋清，并提供了一種有序結 構二氧化鈦及以雞蛋清為模板制備有序結構二氧化鈦的方法。由本發(fā)明所述的制備方法成 本低廉，工藝簡單，由該方法制備的新型有序二氧化鈦規(guī)則有序，內部形成三維連通網絡結 構，可在光催化催化領域得到廣泛的應用，由此可以極大地提高雞蛋清的應用附加值。至今 沒有發(fā)現(xiàn)有關用雞蛋清作為模板劑制備有序二氧化鈦的報道。發(fā)明概述本發(fā)明的一個方面，公開了一種有序結構的二氧化鈦，所述的有序結構二氧化鈦 的特征在于它們的結構呈“梯子”狀平行排列，“梯子”內部形成三維連通的網絡結構。本發(fā)明的另一方面，涉及一種制備所述有序結構二氧化鈦的方法。本發(fā)明的又一方面，涉及所述有序結構二氧化鈦在光催化領域的用途。


圖1是本發(fā)明中雞蛋清經干燥后的有序結構的SEM圖。圖2是本發(fā)明的制備工藝流程圖。圖3是本發(fā)明制備的蛋清-二氧化鈦復合物的SEM圖。圖4是本發(fā)明制備的有序結構二氧化鈦的SEM圖。圖5是本發(fā)明制備的有序結構二氧化鈦的XRD圖譜。圖6是本發(fā)明制備的有序結構二氧化鈦的Raman位移圖譜。發(fā)明詳述
本發(fā)明的一個方面，提供了一種有序結構的二氧化鈦材料，其特征在于所述的有 序二氧化鈦的結構呈“梯子”狀平行排列，“梯子”內部形成三維連通的網絡結構。本發(fā)明的另一方面，提供了一種制備上述有序結構二氧化鈦的方法，該方法以雞 蛋清為模板，制備具有高度有序的二氧化鈦，操作簡便快捷，其步驟包括一定溫度下，將干 燥后的蛋清浸于可控制水解的鈦源中，置于具有一定相對濕度的空氣中一段時間。然后采 用高溫焙燒的方法除去雞蛋清模板，于一定溫度下焙燒一段時間，即可得到所述有序結構 二氧化鈦材料。上述制備方法中，相關的條件可控制如下溫度5-40°C;相對濕度50%-100% ；時間0.5_8h;焙燒溫度400-800°C焙燒時間4_8h本發(fā)明中，原料雞蛋清為雞蛋中獲得，經干燥后具有高度有序的規(guī)則結構。本發(fā)明 采用雞蛋清為模板來合成高度有序的二氧化鈦材料。本發(fā)明中，采用的干燥方法為常規(guī)干燥，真空干燥，冷凍干燥，超臨界干燥或之一 種或幾種方法的組合。本發(fā)明中，采用可控制水解的鈦物種作為鈦源，可以是四氯化鈦，鈦酸四異丙酯， 鈦酸正丁酯，四異丙醇鈦或之一種或幾種的混合物。本發(fā)明所制得的有序結構二氧化鈦為銳鈦礦相，呈“梯子”狀平行排列，“梯子”內 部形成三維連通的網絡結構，具有良好的光催化性能。本發(fā)明的又一方面，特別構建了所述有序結構二氧化鈦用于光催化領域的用途。
具體實施例方式下面結合實施范例對本發(fā)明的內容作進一步的說明實施例1 :5°C時，將干燥后的蛋清浸于鈦酸正丁酯中，置于相對濕度為50%的空 氣中他。得到蛋清-二氧化鈦復合物(參見圖3)，然后于550°C焙燒6小時去除蛋清模板， 即得到有序二氧化鈦材料。這種材料呈“梯子”狀陣列結構，“梯子”內部形成三維連通的網 絡結構(參見圖4)。其XRD和Raman位移圖譜參見圖5和圖6。將0. 2g的該有序二氧化 鈦樣品加入到40ml初始濃度為0. 002%的甲基橙溶液中，低速攪拌下置于40w紫外燈下輻 照《1，對甲基橙溶液的降解率可達86. 8%。實施例2 :10°C時，將干燥后的蛋清浸于鈦酸四異丙酯中，置于相對濕度為100% 的空氣中0.證。得到蛋清-二氧化鈦復合物，然后于800°C焙燒4小時去除蛋清模板，即得 到有序二氧化鈦材料。這種材料呈“梯子”狀陣列結構，“梯子”內部形成三維連通的網絡結 構。由XRD和Raman位移圖譜證明得到的二氧化鈦為銳鈦礦晶相。將0. 2g的該有序二氧 化鈦樣品加入到40ml初始濃度為0. 002%的甲基橙溶液中，低速攪拌下置于40w紫外燈下 輻照乩，對甲基橙溶液的降解率可達83. 6%。實施例3 :10°C時，將干燥后的蛋清浸于四異丙醇鈦中，置于相對濕度為70%的空 氣中證。得到蛋清-二氧化鈦復合物，然后于550°C焙燒6小時去除蛋清模板，即得到有序二氧化鈦材料。這種材料呈“梯子”狀陣列結構，“梯子”內部形成三維連通的網絡結構。由 XRD和Raman位移圖譜證明得到的二氧化鈦為銳鈦礦晶相。將0. 2g的該有序二氧化鈦樣品 加入到40ml初始濃度為0. 002%的甲基橙溶液中，低速攪拌下置于40w紫外燈下輻照6h， 對甲基橙溶液的降解率可達86. 1%。實施例4 :20°C時，將干燥后的蛋清浸于四異丙醇鈦中，置于相對濕度為60%的空 氣中池。得到蛋清-二氧化鈦復合物，然后于550°C焙燒6小時去除蛋清模板，即得到有序 二氧化鈦材料。這種材料呈“梯子”狀陣列結構，“梯子”內部形成三維連通的網絡結構。由 XRD和Raman位移圖譜證明得到的二氧化鈦為銳鈦礦晶相。將0. 2g的該有序二氧化鈦樣品 加入到40ml初始濃度為0. 002%的甲基橙溶液中，低速攪拌下置于40w紫外燈下輻照他， 對甲基橙溶液的降解率可達85. 4%。實施例5 :40°C時，將干燥后的蛋清浸于鈦酸正丁酯中，置于相對濕度為80%的空 氣中池。得到蛋清-二氧化鈦復合物，然后于500°C焙燒6小時去除蛋清模板，即得到有序 二氧化鈦材料。這種材料呈“梯子”狀陣列結構，“梯子”內部形成三維連通的網絡結構。得 到的二氧化鈦為銳鈦礦晶相，由XRD和Raman位移圖譜證明得到的二氧化鈦為銳鈦礦晶相。 將0. 2g的該有序二氧化鈦樣品加入到40ml初始濃度為0. 002%的甲基橙溶液中，低速攪拌 下置于40w紫外燈下輻照他，對甲基橙溶液的降解率可達85. 8%。
權利要求
1.一種有序結構二氧化鈦材料，其特征在于銳鈦礦相，呈“梯子”狀平行排列，“梯子” 內部形成三維連通的網絡結構，形貌上完全復制了雞蛋清獨特的有序結構，具有良好的光 催化性能。
2.一種如權利1所述的有序結構二氧化鈦材料的制備方法，具體步驟如下一定溫度 下，將干燥后的蛋清浸于可控制水解的鈦源中，置于具有一定相對濕度的空氣中一段時間。 然后采用高溫焙燒的方法除去雞蛋清模板，于一定溫度下焙燒，即可得到所述有序結構二 氧化鈦材料。
3.根據(jù)權利要求2所述的制備方法，其特征在于具體制備條件如下溫度:5-40 0C ；相對濕度50% -100% ；時間0. 5-8h ；焙燒溫度400-800°C焙燒時間4_8h
4.根據(jù)權利要求2所述的制備方法，其特征在于所用的可控制水解的鈦源是四氯化 鈦，鈦酸四異丙酯，鈦酸正丁酯，四異丙醇鈦或之一種或幾種的混合物。
5.根據(jù)權利要求2所述的制備方法，其特征在于采用的干燥方法為常規(guī)干燥，真空干 燥，冷凍干燥，超臨界干燥之一種或幾種方法的組合。
6.權利要求1所述有序結構二氧化鈦材料在光催化領域的用途。
全文摘要
本發(fā)明涉及有序材料技術領域，具體涉及一種高度有序的二氧化鈦材料及其制備方法和用途。本發(fā)明采用雞蛋清為模板，在一定溫度和相對濕度的空氣下，通過可控制水解的鈦源的水解縮聚，得到的混合物在一定的焙燒條件下脫除模板即可獲得有序的二氧化鈦材料。該材料呈“梯子”狀平行排列，“梯子”內部形成三維連通的網絡結構，具有良好的光催化性能。與傳統(tǒng)方法相比，本發(fā)明具有成本低廉，制備工藝簡單，環(huán)境友好等優(yōu)點，所得材料在光催化等領域具有廣闊的應用前景。
文檔編號B01J35/02GK102070190SQ20091022467
公開日2011年5月25日 申請日期2009年11月20日 優(yōu)先權日2009年11月20日
發(fā)明者周勇, 曾敏, 楊發(fā)祿, 羅慶平, 裴重華, 馬擁軍 申請人:西南科技大學