一種二氧化鈦表面羥基含量的測定方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種能夠定量測定二氧化鈦樣品表面羥基含量的方法，該方法的步驟為：A、準確稱取m質(zhì)量的二氧化鈦樣品，烘干至恒重m1，所述烘干溫度為220～250℃；B、準確稱取m2質(zhì)量的步驟A所得二氧化鈦樣品均勻分散在水中；C、在加熱攪拌反應條件下，將步驟B均勻分散的所述二氧化鈦樣品與鹽酸標準溶液或硝酸標準溶液接觸；D、將步驟C接觸后所得的混合物進行固液分離，得到分離溶液；E、將步驟D中的分離溶液定容到一定體積，得到定容后溶液；F、測定步驟E中所述定容后溶液的pH值。根據(jù)公式1和公式2計算二氧化鈦表面羥基的含量。本發(fā)明的方法能準確定量測定二氧化鈦樣品表面羥基的含量，且操作簡單。
【專利說明】一種二氧化鈦表面羥基含量的測定方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種測定二氧化鈦表面氫鍵合羥基含量的方法，以及一種測定二氧化 鈦表面輕基總含量的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 二氧化鈦因化學穩(wěn)定性好、無毒、價廉等優(yōu)點，在多相光催化、太陽能電池、抗菌建 筑材料和光照療法等眾多領(lǐng)域應用廣泛，具有廣闊的前景。二氧化鈦表面含有豐富的羥基 基團，從熱穩(wěn)定性上主要分為兩種，一種為熱穩(wěn)定性較低的氫鍵合羥基，另一種為熱穩(wěn)定性 較高的孤立羥基。表面羥基的類別和性質(zhì)對研究二氧化鈦的吸附及光催化作用本質(zhì)有非常 重要的意義。目前，二氧化鈦表面羥基的研究主要集中在利用原位紅外光譜對表面羥基定 性上，對通過分別測定氫鍵合羥基含量和孤立羥基含量而測定二氧化鈦表面羥基分析方法 尚無公開文獻。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種能夠準確測定二氧化鈦樣品表面氫鍵合羥基含量的方 法和二氧化鈦樣品表面總羥基含量的方法。
[0004] 根據(jù)本發(fā)明的一方面，本發(fā)明提供了一種測定二氧化鈦表面氫鍵合輕基含量的方 法，該方法包括以下步驟：
[0005] A、準確稱取m質(zhì)量的二氧化鈦樣品，烘干至恒重1?，所述烘干溫度為220_250°C ；
[0006] B、根據(jù)如下計算公式確定所述二氧化鈦樣品中表面氫鍵合羥基含量： ._ 爾
[0007] OH % = fL^Lxioo 公式！ m
[0008] 式中：m-稱取的二氧化鈦樣品的質(zhì)量，g ；
[0009] 1?一烘干至恒重后二氧化鈦樣品的質(zhì)量，go
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明提供了一種測定二氧化鈦樣品表面羥基總含量的 方法，該方法包括以下步驟：
[0011] A、準確稱取m質(zhì)量的二氧化鈦樣品，烘干至恒重1?，所述烘干溫度為220_250°C ；
[0012] B、準確稱取m2質(zhì)量的步驟A所得二氧化鈦樣品均勻分散在水中；
[0013] C、在加熱攪拌反應條件下，將步驟B均勻分散的所述二氧化鈦樣品與鹽酸標準溶 液或硝酸標準溶液接觸；
[0014] D、將步驟C接觸后所得的混合物進行固液分離，得到分離溶液；
[0015] E、將步驟D中的分離溶液定容到一定體積，得到定容后溶液；
[0016] F、測定步驟E中所述定容后溶液的pH值，根據(jù)如下計算公式確定所述二氧化鈦樣 品中表面羥基總含量： 「 π 0/ (C,F,-X 17.01 xltr31ΛΛ m-ml )ΛΛ 八々
[0017] OH 2--X 100-f-Lx 100 公式 2 m2 m
[0018] 式中％-鹽酸標準溶液或硝酸標準溶液濃度，mol/L ；
[0019] Vi-加入鹽酸標準溶液或硝酸標準溶液體積，mL ；
[0020] V2-定容后的體積，mL ；
[0021] 17. 01-表面羥基的摩爾質(zhì)量，g/mol ；
[0022] pH-步驟F測得的pH值；
[0023] m-稱取的二氧化鈦樣品的質(zhì)量，g ;
[0024] 1?一烘干至恒重后二氧化鈦樣品的質(zhì)量，g ；
[0025] m2-分散在水中的二氧化鈦樣品的質(zhì)量，go
[0026] 本發(fā)明的方法能夠準確定量測定二氧化鈦樣品表面氫鍵合羥基的含量和二氧化 鈦樣品表面總羥基的含量，而且該方法操作簡單，所用試劑易得，所用實驗儀器常規(guī)。
[0027] 本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。

【具體實施方式】
[0028] 以下對本發(fā)明的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體 實施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0029] 本發(fā)明一方面提供了一種測定二氧化鈦表面氫鍵合羥基含量的方法，該方法包括 以下步驟：
[0030] A、準確稱取m質(zhì)量的二氧化鈦樣品，烘干至恒重1?，所述烘干溫度為220_250°C ；
[0031] B、根據(jù)如下計算公式確定所述二氧化鈦樣品中表面氫鍵合羥基含量： fff ._ iff
[0032] OH % =--xlOO 公式 1 爾
[0033] 式中：m-稱取的二氧化鈦樣品的質(zhì)量，g ；
[0034] 1?一烘干至恒重后二氧化鈦樣品的質(zhì)量，go
[0035] 本發(fā)明另一方面提供了一種測定二氧化鈦表面羥基總含量的方法，該方法包括以 下步驟：
[0036] A、準確稱取m質(zhì)量的二氧化鈦樣品，烘干至恒重1?，所述烘干溫度為220_250°C ；
[0037] B、準確稱取m2質(zhì)量的步驟A所得二氧化鈦樣品均勻分散在水中；
[0038] C、在加熱攪拌反應條件下，將步驟B均勻分散的所述二氧化鈦樣品與鹽酸標準溶 液或硝酸標準溶液接觸；
[0039] D、將步驟C接觸后所得的混合物進行固液分離，得到分離溶液；
[0040] E、將步驟D中的分離溶液定容到一定體積，得到定容后溶液；
[0041] F、測定步驟E中所述定容后溶液的pH值，根據(jù)如下計算公式確定所述二氧化鈦樣 品中表面羥基總含量： Γ /w 0/ - W"1'11 xF,)xl7.0ixi0^3 m-mt
[0042] OH % = 1 1 ………………-=...........................................:χ100 + :................................L:xl00 公式 2 m2 m
[0043] 式中％-鹽酸標準溶液或硝酸標準溶液濃度，mol/L ；
[0044] Vi-加入鹽酸標準溶液或硝酸標準溶液體積，mL ；
[0045] V2一定容后的體積，mL ；
[0046] 17. 01-表面羥基的摩爾質(zhì)量，g/mol ；
[0047] pH-步驟F測得的pH值；
[0048] m-稱取的二氧化鈦樣品的質(zhì)量，g ;
[0049] 1?-烘干至恒重后二氧化鈦樣品的質(zhì)量，g ；
[0050] m2-分散在水中的二氧化鈦樣品的質(zhì)量，go
[0051] 根據(jù)本發(fā)明所述的方法，其中，步驟A中，所述烘干溫度為220-250°C，二氧化鈦表 面氫鍵合羥基熱穩(wěn)定性較低，一般在20(TC左右處理會消失；孤立羥基熱穩(wěn)定性較高，性質(zhì) 較為穩(wěn)定，一般在350°C或更高溫度時才會消失，因此，在本發(fā)明的測定步驟A中選取了在 220-250°C烘干二氧化鈦樣品至恒重，溫度過低，氫鍵合羥基不易消失，溫度過高，孤立羥基 可能會消失。為了更準確地測定二氧化鈦表面氫鍵合羥基含量，優(yōu)選地，所述烘干溫度為 230-240 °C ο
[0052] 所述烘干優(yōu)選在電熱恒溫鼓風干燥箱中進行。
[0053] 根據(jù)本發(fā)明所述的方法，其中，步驟Β中，水的用量可以在較寬范圍內(nèi)選擇，只要 能使二氧化鈦樣品均勻分散即可，優(yōu)選情況下，相對于0. 5000g分散在水中的二氧化鈦樣 品，水的體積為50-200mL，更優(yōu)選為lOOmL。
[0054] 根據(jù)本發(fā)明所述的方法，其中，步驟B中，所述分散可以在任何公知的方法下進 行，只要能使二氧化鈦樣品均勻的分散在水中即可，優(yōu)選情況下，所述分散先用玻璃棒攪拌 二氧化鈦溶液為懸濁液，再在超聲波存在下進行繼續(xù)分散。
[0055] 所述超聲波的頻率可以是現(xiàn)有的各種超聲波頻率，為了使二氧化鈦樣品在水中充 分的分散，優(yōu)選情況下，所述超聲波頻率為30-80kHz ;超聲波分散的時間為2-3min。
[0056] 根據(jù)本發(fā)明所述的方法，其中，步驟C中，所述加熱攪拌反應條件只要能夠使得二 氧化鈦表面的羥基完全反應且酸余量在精密pH計可測定范圍內(nèi)即可，優(yōu)選情況下，所述攪 拌時間為1-1. 5h ;所述加熱溫度為30-35。。。
[0057] 所述鹽酸或硝酸標準溶液的用量可以在較寬范圍內(nèi)選擇，只要能夠使得二氧化鈦 表面的羥基完全反應且酸余量在精密pH計可測定范圍內(nèi)即可。優(yōu)選地，所述鹽酸或硝酸標 準溶液的濃度為0. 005-0. 008mol/L ;相對于0. 5000g分散在水中的二氧化鈦樣品，所述鹽 酸或硝酸標準溶液的體積為5-10mL。
[0058] 根據(jù)本發(fā)明所述的方法，其中，步驟D中，所述固液分離的方式可以在任何公知的 方法下進行，只要能最終得到澄清的濾液即可。優(yōu)選情況下，所述固液分離的方式包括將步 驟C接觸所得混合物依次進行靜置沉降和過濾，并將濾液進行離心分離。
[0059] 所述靜置沉降時間為3-10小時，優(yōu)選為5-8小時，所述過濾優(yōu)選為濾紙過濾，更優(yōu) 選為快速濾紙過濾，所述離心分離優(yōu)選為離心機離心分離，更優(yōu)選為高速離心機離心分離， 轉(zhuǎn)速為5000-10000r/min，最終得到澄清溶液；將澄清溶液冷卻至室溫，便于步驟E中準確 定容。
[0060] 根據(jù)本發(fā)明所述的方法，其中，相對于0.5000g分散在水中的二氧化鈦樣品，步驟 E中，離心后澄清溶液，定容的體積可以為50-200mL，優(yōu)選為lOOmL。
[0061 ] 步驟E中只要能準確測定濾液的pH值即可，優(yōu)選情況下，所述pH值的測定方法為 pH計測定，優(yōu)選為精密pH計測定定容后溶液的pH值,便于以后精確計算。pH值的測定可 按照相應的分析方法GB/T6920-1986《水質(zhì)pH值的測定玻璃電極法》中所述操作步驟進行。
[0062] 本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
[0063] 以下通過實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0064] 以下實施例和對比例的二氧化鈦樣品為市售品。
[0065] 實施例1
[0066] 本實施例用于說明本發(fā)明的二氧化鈦表面氫鍵合羥基的含量和羥基總含量的測 定方法。
[0067] 準確稱取二氧化鈦樣品1. 000g于蒸發(fā)皿中，置于電熱恒溫鼓風干燥箱230°C烘干 至恒重并稱重。準確稱取烘至恒重二氧化鈦樣品0. 5000g于200mL燒杯中，加入lOOmL蒸 餾水，以玻璃棒攪拌溶液分散為懸濁液，將二氧化鈦樣品置于超聲波中分散2min，超聲波的 頻率為80kHz，冷卻至室溫；向二氧化鈦樣品中滴加鹽酸標準溶液（0. 005mol/L) 8mL，并于 磁力攪拌器上30°C恒溫攪拌lh，使二氧化鈦樣品表面羥基與鹽酸標準溶液充分反應，反應 完全后靜置沉降5小時。用快速濾紙過濾，將濾液置于高速離心機中分離，傾出上層清液定 容至100mL，轉(zhuǎn)移至100mL燒杯中，采用精密pH計按照GB/T6920-1986測定溶液pH值。然 后根據(jù)下述公式1計算二氧化鈦表面氫鍵合羥基的含量，根據(jù)下述公式2計算二氧化鈦表 面羥基的總含量： fft 一 ffj
[0068] OH % =，一χ 100 公式 ? m 「 i -ι『ρ--χΚ)χ?7· 01χ10-51Ληι 爾-雨！,讓 八 ?
[0069] OH /o = ---X100 H--- X 100 公式 2 m2 m
[0070] 式中士一鹽酸標準溶液濃度，mol/L ；
[0071 ] %-加入鹽酸標準溶液體積，mL ；
[0072] V2-定容后的體積，mL ；
[0073] 17. 01-表面羥基的摩爾質(zhì)量，g/mol ；
[0074] pH-步驟F測得的pH值；
[0075] m-稱取的二氧化鈦樣品的質(zhì)量，g ;
[0076] 1?一烘干至恒重后二氧化鈦樣品的質(zhì)量，g ；
[0077] m2-分散在水中的二氧化鈦樣品的質(zhì)量，go
[0078] 對同一個二氧化鈦樣品按照上述方法進行11次獨立測定，所述二氧化鈦表面氫 鍵合羥基的含量和羥基的總含量的測定結(jié)果和統(tǒng)計方法的精密度，如表1所示。
[0079]表 1

【權(quán)利要求】
1. 一種測定二氧化鈦表面氫鍵合羥基含量的方法，該方法包括以下步驟： A、準確稱取m質(zhì)量的二氧化鈦樣品，烘干至恒重叫，所述烘干溫度為220-250°C ； B、根據(jù)如下計算公式確定所述二氧化鈦樣品中表面氫鍵合羥基含量： fff 一 wt OH % =-L x請0 公式1 屑 式中：m-稱取的二氧化鈦樣品的質(zhì)量，g ； 1?一烘干至恒重后二氧化鈦樣品的質(zhì)量，g。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟A中，所述烘干溫度為230-240°C，所述烘干 在電熱恒溫鼓風干燥箱中進行。
3. 一種測定二氧化鈦樣品表面羥基總含量的方法，該方法包括以下步驟： A、準確稱取m質(zhì)量的二氧化鈦樣品，烘干至恒重叫，所述烘干溫度為220-250°C ； B、準確稱取m2質(zhì)量的步驟A所得二氧化鈦樣品均勻分散在水中； C、在加熱攪拌反應條件下，將步驟B均勻分散的所述二氧化鈦樣品與鹽酸標準溶液或 硝酸標準溶液接觸； D、將步驟C接觸后所得的混合物進行固液分離，得到分離溶液； E、將步驟D中的分離溶液定容到一定體積，得到定容后溶液； F、測定步驟E中所述定容后溶液的pH值，根據(jù)如下計算公式確定所述二氧化鈦樣品中 表面羥基總含量： 0/ CrItr-xWxlXOlxir3ΙΛΛ ΙΑΛ 八 4 OH % = 100 +-Lχ i00 公式 2 mm 式中％-鹽酸標準溶液或硝酸標準溶液濃度，mol/L ； 加入鹽酸標準溶液或硝酸標準溶液體積，mL ； V2一定容后的體積，mL ； 17. 01-表面羥基的摩爾質(zhì)量，g/mol ； pH-步驟F測得的pH值； m-稱取的二氧化鈦樣品的質(zhì)量，g ； 1?一烘干至恒重后二氧化鈦樣品的質(zhì)量，g ； m2-分散在水中的二氧化鈦樣品的質(zhì)量，g。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，步驟A中，所述烘干溫度為230-240°C，所述烘干 在電熱恒溫鼓風干燥箱中進行。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，步驟B中，所述分散在超聲波存在下進行，超聲波 的頻率為30-80kHz，分散的時間為2-3min。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，步驟C中，所述加熱攪拌反應條件包括：攪拌時 間為1-1. 5h ;所述加熱溫度為30-35。。。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，步驟C中，所述鹽酸標準溶液或硝酸標準溶液的 濃度為 0. 005-0. 008mol/L。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，步驟C中，所述鹽酸或硝酸標準溶液的體積為 5-10mLo
9.根據(jù)權(quán)利要求3-8中任意一項所述的方法，其中，步驟F中，使用精密pH計測定步驟 E得到的定容后溶液的pH值。
【文檔編號】G01N5/04GK104048895SQ201310577762
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2013年11月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月18日
【發(fā)明者】蘇洋, 楊敏 申請人:攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司