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：

二氧化鈦廉價無毒且化學性質(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域具有廣泛的應用。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，可以吸附無機分子。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術存在的不足，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。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術方案：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，反應得到二氧化鈦的溶膠凝膠；

步驟二、桃膠的處理：將桃膠進行酸解脫色處理得到桃膠的水解液；

步驟三、反應的進行：將桃膠水解液加入到二氧化鈦的溶膠凝膠中進行反應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)明的進一步改進，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)明的進一步改進，

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，同時加入催化劑、抑制劑和絡合劑，攪拌得到透明溶液，反應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行脫鹽處理；

步驟三、反應的進行：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，設置溫度為110-250℃，反應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的鹽酸溶液進行酸化，使PH保持在1.3-1.7，酸化時間為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)明的進一步改進，所述步驟一中反應溫度為24-120℃，反應時間為36-40h。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述絡合劑添加量為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)明的進一步改進，所述催化劑為硅烷合三乙胺。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述絡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)明的進一步改進，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計二氧化鈦納米材料的大小。

附圖說明

圖1為實施例1得到的二氧化鈦納米材料的掃描電鏡圖；

圖2為實施例2得到的二氧化鈦納米材料的掃描電鏡圖；

圖3為實施例3得到的二氧化鈦納米材料的掃描電鏡圖；

圖4為實施例4得到的二氧化鈦納米材料的掃描電鏡圖；

圖5為實施例5得到的二氧化鈦納米材料的掃描電鏡圖；

圖6為實施例6得到的二氧化鈦納米材料的掃描電鏡圖。

具體實施方式

下面將結合實施例對本發(fā)明做進一步的詳述。

實施例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行脫鹽處理；

步驟三、反應的進行：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，設置溫度為110℃，反應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的鹽酸溶液進行酸化，使PH保持在1.3，酸化時間為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行脫鹽處理；

步驟三、反應的進行：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，設置溫度為120℃，反應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的鹽酸溶液進行酸化，使PH保持在1.4，酸化時間為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行脫鹽處理；

步驟三、反應的進行：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，設置溫度為190℃，反應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的鹽酸溶液進行酸化，使PH保持在1.5，酸化時間為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行脫鹽處理；

步驟三、反應的進行：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，設置溫度為200℃，反應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的鹽酸溶液進行酸化，使PH保持在1.6，酸化時間為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行脫鹽處理；

步驟三、反應的進行：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，設置溫度為220℃，反應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的鹽酸溶液進行酸化，使PH保持在1.6，酸化時間為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行脫鹽處理；

步驟三、反應的進行：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，設置溫度為250℃，反應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的鹽酸溶液進行酸化，使PH保持在1.7，酸化時間為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分別對應實施例1-6所制備的二氧化鈦納米顆粒的掃描電鏡圖，實施例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)選實施方式，本發(fā)明的保護范圍并不僅局限于上述實施例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術方案均屬于本發(fā)明的保護范圍。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。