一种改性二氧化钛纳米溶胶及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种改性二氧化钛纳米溶胶的制备方法，包括提供二氧化钛纳米溶胶；以氯金酸为原料、以十二烷基硫醇为表面活性剂、以四辛基溴化铵为相转移剂，在巯基羧酸和十二烷基硫醇的作用下，以硼氢化合物为还原剂还原所述氯金酸得到改性金纳米溶胶；将所述金纳米溶胶与所述二氧化钛纳米溶胶分别分散在有机溶剂中，再进行混合，得到用改性金纳米溶胶改性的二氧化钛溶胶。本发明专利技术提供的制备方法可以制备粒径均匀，分散性好，化学和热稳定性良好的改性二氧化钛纳米溶胶。本发明专利技术还提供了一种改性二氧化钛纳米溶胶。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无机复合材料制备领域，具体涉及一种改性二氧化钛纳米及其制备方法。
技术介绍
二氧化钛纳米溶胶和金纳米粒子，具有良好多重敏感性，在化工、医药、机械、催化、分子生物学、生物传感器等领域中均有应用，而且随着科技的发展，二氧化钛纳米溶胶和金纳米溶胶将被应用到更多领域。二氧化钛纳米溶胶可以用于污水处理、空气净化处理、 产品表面抗菌处理、玻璃镀膜处理等领域。现有技术中的二氧化钛纳米溶胶的制备方法为将钛酸四丙酯(titaniumGv) n-propoxide缩写TTIP)分散在甲苯或环己烷形成的油相中，叔丁胺(tert-butylamine)分散在水中，将油相和水相加入同一水热反应釜中，在180°C下反应4小时。通过调节反应时间、反应温度和叔丁胺加入体积等因素，可以控制二氧化钛纳米溶胶的大小。在水热反应结束后，二氧化钛纳米溶胶需要经过甲醇的沉淀及有机溶剂的再分散。二氧化钛具有高的光催化活性，它是一种η型半导体，禁带宽度只有3. 2eV,在长期光照条件下，当电子能量达到或超过其带隙能(3. 2eV)时，电子就可从价带激发到导带， 同时在价带产生相应的空穴，即生成电子-空穴对；此电子-空穴对具有很高的催化活性， 能够激发一系列复杂的化学反应，有可能会对包覆在TW2表面的油酸等有机物发生降解反应，从而造成溶胶的变质，因而现有水热法制备的二氧化钛溶胶不宜在日照下保存。纳米 TiO2的表面效应、小尺寸效应和量子隧道效应使其具有了很高的表面活性，很大的比表面积，再加上其固有的高强极性，导致纳米TW2颗粒间很易发生团聚现象。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于提供一种粒径均勻，分散性好，化学和热稳定性良好的改性二氧化钛纳米溶胶及其制备方法。为了解决以上技术问题，本专利技术提供了一种改性二氧化钛溶胶的制备方法，包括提供二氧化钛纳米溶胶；以氯金酸为原料、以硫醇为表面活性剂、以四辛基溴化铵为相转移剂，在巯基羧酸和硼氢化钠作用下发生还原反应，得到改性金纳米溶胶；将所述改性金纳米溶胶与所述二氧化钛纳米溶胶分别分散在有机溶剂中，再进行混合，得到用改性金纳米溶胶改性的二氧化钛溶胶。优选的，所述巯基羧酸选自巯基乙酸、3-巯基丙酸、3-巯基丁酸。优选的，所述巯基羧酸与氯金酸按摩尔比为(1 4) (1 4)。优选的，所述巯基羧酸含量与金纳米溶胶中的金纳米粒子的粒径成反比。优选的，所述提供二氧化钛纳米溶胶具体为将钛酸四丙酯和油酸混合在有机溶剂中，得到第一溶液；将叔丁胺混合在水中，得到第二溶液；将所述第一溶液与所述第二溶液混合在150 200°C下发生还原反应，得到二氧化钛纳米溶胶。优选的，所述有机溶剂为甲苯或环己烷。优选的，所述硫醇的通式为SR，其中R为碳原子个数为4 20中双数的烷基。优选的，所述改性二氧化钛纳米溶胶中，二氧化钛纳米粒子与金纳米粒子按摩尔比为(1 5) 1。本专利技术还提供了一种改性二氧化钛纳米溶胶，包括二氧化钛纳米溶胶、巯基羧酸和金纳米溶胶。优选的，所述改性二氧化钛纳米溶胶中，二氧化钛纳米粒子与金纳米粒子按摩尔比为(1 5) 1。本专利技术提供了一种改性二氧化钛纳米溶胶的制备方法，使用金纳米溶胶与现有二氧化钛纳米溶胶混合，在制备金纳米溶胶的时候使用了巯基羧酸作为改性剂，巯基羧酸中的巯基具有吸附金纳米粒子的作用，羧基具有易吸附二氧化钛纳米粒子的作用，所以以巯基羧酸作为辅助表面活性剂能够更好的平衡金纳米粒子和二氧化钛纳米粒子之间的电荷， 彼此之间相互作用，使溶胶中的各个粒子之间形成均勻的电荷场，保持均勻的分散，从而使所述改性后的二氧化钛纳米溶胶粒径更加均勻，受到外界刺激后也不会团聚，化学和热稳定性好，另外，用所述金纳米溶胶改性后，增加了二氧化钛纳米溶胶的应用领域，使其具有了金纳米粒子的一些特点，比如外界条件敏感，检测灵敏度高，电化学性能好等。实验证明， 本专利技术提供的方法制备的改性二氧化钛纳米溶胶中二氧化钛纳米粒子的粒径为4 6nm， 金纳米粒子的粒径为2 4nm，产品放置3个月以上不分层不团聚。附图说明图1本专利技术提供的改性二氧化钛纳米溶胶的XRD射线图谱；图2本专利技术实施例1提供的改性二氧化钛纳米溶胶透射电镜图。具体实施例方式为了进一步了解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术的优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本专利技术的特征和优点而不是对本专利技术专利要求的限制。本专利技术提供了一种改性二氧化钛纳米溶胶，包括二氧化钛纳米溶胶、巯基羧酸和金纳米溶胶。本专利技术提供了一种改性二氧化钛纳米溶胶，使用金纳米溶胶与二氧化钛溶胶进行混合，也可以看成是一种二氧化钛纳米溶胶和金纳米溶胶的复合材料，但是现有技术中制备的金纳米溶胶加入到二氧化钛纳米溶胶中无法起到控制二氧化钛纳米溶胶粒径，提高溶胶稳定性、防止团聚的作用，所以本专利技术人考虑在制备金纳米溶胶的时候加入辅助表面活性剂，所述辅助表面活性剂中既具有能吸附金纳米粒子的基团，又具有吸附二氧化钛纳米粒子的基团，能够增加金纳米粒子对所述二氧化钛纳米粒子的束缚力，以及电荷平衡。按照上述想法，本专利技术使用巯基羧酸作为辅助表面活性剂，优选为巯基乙酸、3-巯基丙酸、3-巯基丁酸，选择这三种巯基乙酸的原因是如果选择的辅助催化剂的链长过长会影响吸附能力，反而导致团聚。按照本专利技术，所述改性二氧化钛纳米溶胶中的金纳米溶胶和二氧化钛纳米溶胶均要分散在有机溶剂中，并且可以根据需求不同进行配比，但有优选的，二氧化钛纳米粒子与金纳米粒子按摩尔比为(1 5) 1，更优选为(1 3) 1。本专利技术还提供了一种改性二氧化钛纳米纳米溶胶的制备方法，包括提供二氧化钛纳米溶胶；以氯金酸为原料、以硫醇为表面活性剂、以四辛基溴化铵为相转移剂，在巯基羧酸和硼氢化钠作用下发生被还原反应，得到改性金纳米溶胶；将所述改性金纳米溶胶与所述二氧化钛纳米溶胶分别分散在有机溶剂中，再进行混合，得到用改性金纳米溶胶改性的二氧化钛溶胶。按照本专利技术，首先提供二氧化钛纳米溶胶，由于二氧化钛纳米粒子分为锐钛矿型和金红石型，所以在购买和制备时需要注意不同的参数设置。本专利技术优选自行制备二氧化钛纳米溶胶，方法为将钛酸四丙酯(TTIP)和油酸混合在有机溶剂中，得到第一溶液；将叔丁胺混合在水中，得到第二溶液；将所述第一溶液与所述第二溶液混合在150 200°C下发生还原反应，得到二氧化钛纳米溶胶。按照本专利技术，所述第一溶液与所述第二溶液混合反应的时间为3 5小时，所述叔丁胺水溶液与所述钛酸四丙酯的油溶液在油水的界面层发生反应，所述叔丁胺还原所述钛酸四丙酯二氧化钛纳米溶胶。然后制备金纳米溶胶，原料为能够电离AuCl4IA化合物，本专利技术选择使用氯金酸， 表面活性剂为硫醇结构式为SR，其中R为碳原子个数为4 20中双数的烷基。还原剂为硼氢化合物，更优选为硼氢化钠，相转移剂为四辛基溴化铵N(Ii-C8H17)4Br,缩写为Τ0ΑΒ。 将氯金酸的水溶液与表面活性剂、相转移剂、还原剂、巯基羧酸以及有机溶剂混合，所述 AuCl4-从水相转移到有机相，在十二烷基硫醇(DDT)以及巯基羧酸的存在下，所述AuCl4-在油水界面处被还原为金纳米粒子，得到金纳米溶胶。整个反应过程优选在室温下，使用磁力搅拌机搅拌，按照本专利技术，所述有机溶剂为甲苯、二甲苯或环己烷。按照本专利技术，所述金纳米溶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张育新，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：