一种单分散介孔空心纳米球状二氧化钛及其制备方法

摘要

本发明提供了一种单分散介孔空心纳米球状二氧化钛及其制备方法，通过多层组装合成复合纳米球（PS@TiO₂@SiO₂），然后通过高温煅烧处理、氢氧化钠溶液处理得到单分散介孔空心纳米球状二氧化钛。本发明以聚苯乙烯（PS）小球为模板，得到的复合微球通过高温煅烧可以除去PS模板，在二氧化钛的外侧包覆二氧化硅可以防止在煅烧过程中二氧化钛的团聚，同时可以防止小球在煅烧过程中的破损，而且最外层的二氧化硅层可以用氢氧化钠溶液除去，制备方法简单，适用于大规模生产。

主权项

一种单分散介孔空心纳米球状二氧化钛的制备方法，其特征在于：以苯乙烯单体为原料，以过硫酸钾为引发剂，制得表面带负电荷的聚苯乙烯纳米小球；然后滴加钛酸四丁酯和乙醇的混合溶液，得到聚苯乙烯‑TiO₂复合小球；加正硅酸四乙酯在复合小球表面包覆二氧化硅；最后在马弗炉中高温煅烧去除聚苯乙烯，并经氢氧化钠溶液腐蚀二氧化硅，离心洗涤制得单分散介孔空心纳米二氧化钛球；具体包括以下步骤：（1）聚苯乙烯纳米小球的制备：  室温下，在250mL的三口瓶中加入去离子水、苯乙烯单体，通氮气排除瓶中的空气，磁力搅拌20～40min，将温度逐渐升高至50～90℃；将引发剂过硫酸钾溶解于去离子水中，加热至50～90℃，将该溶液一次性加入三口瓶中；继续反应22～26h，离心干燥得到聚苯乙烯小球；（2）聚苯乙烯‑TiO₂复合小球的制备：将聚苯乙烯小球和无水乙醇加入到250mL的三口瓶中搅拌20～40min，加入氨水和羟丙基纤维素后，搅拌20～40min；然后缓慢滴加钛酸四丁酯和乙醇的混合溶液，反应0.5～1.5h，得到聚苯乙烯‑TiO₂复合小球；（3）复合小球表面包覆二氧化硅将（2）所得复合小球分散于聚乙烯基吡咯烷酮水溶液中，静置过夜、离心；将离心所得固体分散于乙醇和去离子水的混合溶液中，然后加入氨水和正硅酸四乙酯，反应2～6h，离心得到表面包覆有二氧化硅的复合小球；（4）去除聚苯乙烯  将所得包覆有二氧化硅的复合小球于马弗炉中高温煅烧，去除聚苯乙烯； （5）去除二氧化硅外壳将煅烧得到的空心球加入氢氧化钠溶液中反应，离心洗涤，除去外壳，得到空心的单分散的介孔二氧化钛小球；所述步骤（3）中聚乙烯基吡咯烷酮水溶液中聚乙烯基吡咯烷酮的质量分数为0.24%，复合小球与聚乙烯基吡咯烷酮的质量比为1:1，无水乙醇和水的混合溶液中：无水乙醇与去离子水的体积比为10: 2～4，所用氨水浓度为26 wt %，氨水与混合溶液中去离子水的体积比为1～2:7，氨水与正硅酸四乙酯的体积比为1.24: 0.31~0.4；所述步骤（4）中高温煅烧：温度为450～550℃，煅烧时间为2～4h。