四氯化钛水解法制备二氧化钛柱撑蒙脱石的方法
专利汇可以提供四氯化钛水解法制备二氧化钛柱撑蒙脱石的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及TiCl4 水 解 法制备二 氧 化 钛 柱撑蒙脱石的一种关键工艺，提出了一种包括此关键工艺的二氧化钛柱撑蒙脱石制备方法，用此方法制备的二氧化钛柱撑蒙脱石结构稳定， 晶面间距 为2.26nm， 比表面积 为285.7m2/g，平均孔径为3.90nm。，下面是四氯化钛水解法制备二氧化钛柱撑蒙脱石的方法专利的具体信息内容。
1.TiCl4水解法制备二氧化钛柱撑蒙脱石的方法，其特征在于该方法包括下述顺序的工艺步骤与条件：
a.Ti柱化剂的制备：将TiCl4溶液加入到酸式滴定管中，缓慢滴加到盛有6.0M盐酸的烧杯中，边滴加 边磁力搅拌，得到黄色粘稠溶液；继续搅拌上述黄色溶液10分钟，然后向其中缓慢滴加一定体积蒸馏水， 转移到50mL容量瓶中定容，得到0.82M[Ti]、0.74M[HCl]的无色透明溶液即Ti柱化剂，将Ti柱化剂在 室温下陈化96h后备用；
b.蒙脱石柱撑：将柱化剂按照Ti/蒙脱石＝20mmol/g的投料比逐滴滴加到剧烈搅拌的质量分数为0.2％蒙 脱石悬浮液中，控制混合液中最终[Ti]为38mmol/L，[HCl]为34mmol/L，持续搅拌3h后沉放16h，离心分 离，并用蒸馏水反复清洗至无Cl-，制得二氧化钛柱撑蒙脱石；
c. 干燥：将b中制备的二氧化钛柱撑蒙脱石平铺成薄膜状，在室温下自然风干，研磨过200目筛；
d.焙烧：将c中制备的二氧化钛柱撑蒙脱石置于马弗炉中，500℃焙烧1-3小时，得到浅黄色二氧化钛 柱撑蒙脱石；
用上述工艺制备的二氧化钛柱撑蒙脱石的晶面间距为2.26nm，比表面积为285.7m2/g，平均孔径为 3.90nm。
技术领域
本项发明是涉及到四氯化钛水解法制备二氧化钛柱撑蒙脱石的方法，尤其是制备过程中的干燥 方法。
背景技术
二氧化钛柱撑蒙脱石(TiO2-pillared montmorillonite，简称TiO2-蒙脱石)是通过钛柱化剂中聚 合羟基钛离子与蒙脱石进行阳离子交换，将钛引入蒙脱石层间，焙烧后在蒙脱石层间形成二氧 化钛氧化物柱，获得具有大晶面间距和大比表面积的柱撑粘土矿物。由于二氧化钛柱撑蒙脱石 将纳米TiO2负载于其层间，因此更有利于纳米TiO2的回收，同时由于二氧化钛柱撑蒙脱石对 有机物有强的吸附能力，从而可提高TiO2对有机物的光降解率，成为极具应用潜力的光催化材 料。
TiCl4水解法是制备二氧化钛柱撑蒙脱石的主要方法之一，该方法的工艺过程如下：水解TiCl4 制备钛聚核离子柱化剂→用钛柱化剂与钠蒙脱石进行离子交换，制备TiO2-蒙脱石→干燥TiO2- 蒙脱石→焙烧TiO2-蒙脱石。由于TiCl4水解程度剧烈、水解产物多，影响钛聚核离子柱化剂制 备及蒙脱石柱撑过程的因素复杂，使得用该方法很难合成出晶面间距大、结构稳定的TiO2-蒙 脱石。
一些学者研究过HCl的初始浓度、柱化剂中Ti和HCl的最终浓度、蒙脱石悬浮液浓度、柱撑 过程混合液中Ti和HCl浓度、柱撑过程Ti/蒙脱石投料比、柱化剂老化温度和时间、热处理温 度和时间等因素对TiO2-蒙脱石结构和性能的影响，然而得出的结论并不完全一致，根据总结 出的条件和方法仍然难以制备出晶面间距大、结构稳定的TiO2-蒙脱石。
申请者重新系统研究了各有关因素对四氯化钛水解法制备二氧化钛柱撑蒙脱石的影响，发现除 前人已注意到的影响因素外，TiO2-蒙脱石的干燥方法对TiO2-蒙脱石的结构、性能有决定性影 响。
发明内容
附图说明
图1自然风干法制备的TiO2-蒙脱石及其在不同条件下焙烧后的XRD图。 显示焙烧前的自然风干样(AD)在2θ分别为3.4°和6.5°附近(分别对应d001为 2.64nm和1.34nm)清楚可见两个衍射峰，说明有两种粒径不同的钛羟基聚合离子 进入蒙脱石层间。经400、500℃焙烧3小时后(AD-400-3，AD-500-3)，6.5°附近 的衍射峰强度逐渐减弱直至消失，3.4°附近的衍射峰强度逐渐增强，但峰位向高角 度移动。说明加热过程中由于羟基钛离子脱水、脱羟，小粒径钛羟基聚合离子分解， 对应的结构层坍塌。对于大粒径钛羟基聚合离子，脱水、脱羟只是使其粒径缩小， 对应的结构层间距缩小，但未导致结构层坍塌，相反TiO2-蒙脱石结晶度更好(衍 射峰更强)。700℃焙烧3小时后(AD-700-3)，3.4°附近的衍射峰消失，蒙脱石结 构层坍塌。因此，自然风干法可制得500℃结构稳定的TiO2-蒙脱石。
图2Na-蒙脱石及不同干燥方法制备的TiO2-蒙脱石的差热分析曲线(a：Na-蒙脱石b： CD c：AD d：AD-500-1)。与AD，AD-500-1相比，AD最突出的特征是244℃ 出现一明显的放热峰，这是蒙脱石结构层间钛羟基聚合离子脱水、脱羟氧化形成 TiO2的原因。说明用自然风干法干燥，TiO2-蒙脱石脱水、脱羟均匀、缓慢，而且 未氧化形成TiO2。
图3不同方法干燥的TiO2-蒙脱石的XRD图谱。清楚显示40℃烘干(CD)和室温25℃ 真空干燥方法(VD)不能获得大层间距TiO2-蒙脱石(3.4°附近无衍射峰)。乙醇 清洗后风干方法(EAD)制备的TiO2-蒙脱石虽可在3.4°附近出现衍射峰，但强度 很弱，而且500℃焙烧1小时后衍射峰宽化，结晶度降低。
具体实施方式
b.蒙脱石柱撑：将柱化剂按照Ti/蒙脱石＝20mmol/g的投料比逐滴滴加到剧烈搅拌的 0.2％蒙脱石悬浮液中，控制混合液中最终[Ti]为38mmol/L，[HCl]为34mmol/L，持续 搅拌3h后沉放16h，离心分离，并用蒸馏水反复清洗至无Cl-，制得二氧化钛柱撑蒙 脱石；
c.干燥：将b中制备的二氧化钛柱撑蒙脱石平铺成薄膜状，在室温下自然风干，研磨过 200目筛；
d.焙烧：将c中制备的二氧化钛柱撑蒙脱石置于马弗炉中，500℃焙烧1-3小时，得到 浅黄色二氧化钛柱撑蒙脱石。
测试表明，用上述工艺制备的TiO2-蒙脱石晶面间距为2.26nm，比表面积为285.7m2/g，平均孔径为3.90nm。
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