一种大比表面积的球形二氧化钛及其制备方法和应用

本技术属于无机纳米材料的制备，具体涉及一种大比表面积的球形二氧化钛及其制备方法和应用。

背景技术：

1、二氧化钛来源广，价格低，无毒，熔点高，在酸性或碱性条件下都有很好的稳定性，因此在环境治理、太阳能电池、水处理、催化剂等领域广泛应用。以水处理领域的催化湿式氧化反应为例进行说明，由于催化湿式氧化反应是在高温高压的水热条件下进行，并且反应中会产生酸性物质，所以要求催化剂载体的水热稳定性好、耐酸性强、机械强度高，二氧化钛载体能够满足上述要求。

2、另外高比表面积的载体能实现活性组分的高分散以提供更多活性位点，使活性组分不易高温聚集、烧结，造成催化剂失活，进而在提高催化剂性能的同时节省贵金属的用量，有效降低催化剂成本，而目前用于催化湿式氧化的工业化tio2载体比表面积多在40m2/g以下，因此，制备高比表面积的tio2载体具有重要的工业化应用价值。

3、溶剂热法是在水热法的基础上发展起来的一种新的材料制备方法，以有机溶剂或非水溶媒为反应介质，通过加热反应器来创造一个高温高压的反应环境(通常温度在100～300℃，压力在0.1mpa以上)，此法制得的样品具有较大的比表面积，粒度分布窄，晶体发育完整，样品较纯净等特点，因此可以利用此法来制备tio2。

4、中国申请专利公开号cn 105776329 a公开了一种“一种絮状大比表面积二氧化钛制备方法”，该法制备的样品比表面积达156m2/g，但形貌不佳。中国申请专利公开号cn108190948 a公开了一种“一种高比表面积的二氧化钛合成方法”，该法制备流程复杂，且过程中需使用浓硫酸等危化品。中国申请专利公开号为cn114956167a公开了一种“一种具有超高比表面积的纳米二氧化钛及其制备方法”，中国申请专利公开号为cn111320204b公开了一种“一种高比表面积二氧化钛微球的制备方法”，这两种方法虽然制备了较大比表面积的二氧化钛，但是其样品未经过高温煅烧，煅烧可以去除制备二氧化钛过程中残留的化学试剂，同时也能提高其晶体结晶度，从而提高催化能力，但煅烧也会严重降低二氧化钛的比表面积。煅烧对于保证催化剂的机械强度及活性具有重要作用，所以对于催化剂载体，需要其经高温煅烧后仍能保持大比表面积。

技术实现思路

1、本技术提供一种大比表面积球形二氧化钛的制备方法，采用溶剂热法获得球形二氧化钛，此法操作简单，反应条件温和，所合成球形二氧化钛经高温煅烧后的比表面积仍可达100～200m2/g。

2、本技术的目的在于提供一种大比表面积球形二氧化钛的制备方法，该制备方法操作简单且获得的二氧化钛比表面积大、球形度高。

3、根据本技术的一个方面，提供一种大比表面积的球形二氧化钛，所述球形二氧化钛的比表面积为100～200m2/g；

4、可选地，所述球形二氧化钛的比表面积为100m2/g、110m2/g、120m2/g、130m2/g、140m2/g、150m2/g、160m2/g、170m2/g、180m2/g、190m2/g、200m2/g中的任意值或任意两者之间的范围值。

5、所述球形二氧化钛的孔径为5～30nm；

6、可选地，所述球形二氧化钛的孔径为5nm、10nm、15nm、20nm、25nm、30nm中的任意值或任意两者之间的范围值。

7、所述球形二氧化钛的孔体积为0.05～0.6cm3/g；

8、可选地，所述球形二氧化钛的孔体积为0.05cm3/g、0.1cm3/g、0.15cm3/g、0.2cm3/g、0.25cm3/g、0.3cm3/g、0.35cm3/g、0.4cm3/g、0.45cm3/g、0.5cm3/g、0.55cm3/g、0.6cm3/g中的任意值或任意两者之间的范围值。

9、根据本技术的另一个方面，提供一种上述的大比表面积的球形二氧化钛的制备方法，包括以下步骤：

10、将钛源与含有形貌调节剂和分散剂的溶液混合，于密闭容器中，反应、烘干、煅烧，得到所述大比表面积的球形二氧化钛。

11、所述钛源选自硫酸钛、氯化钛、钛酸四异乙酯、钛酸四异丙酯、钛酸丁酯中的至少一种；

12、所述形貌调节剂选自乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、乙二胺四乙酸钠、聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷型三嵌段共聚物中的至少一种；

13、所述分散剂选自聚乙二醇(分子量为400、1000、1500、2000)、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、甲基丙烯酸甲酯、十二烷基硫酸钠中的至少一种；

14、所述含有形貌调节剂和分散剂的溶液中含有溶剂；

15、所述溶剂选自乙醇、乙二醇、正丙醇、异丙醇、丙二醇、正丁醇中的至少一种。

16、所述钛源与所述溶剂的质量比为1：(100～500)；

17、可选地，所述钛源与所述溶剂的质量比为1：100、1：200、1：300、1：400、1：500中的任意值或任意两者之间的范围值。

18、所述含有形貌调节剂和分散剂的溶液中，所述形貌调节剂的浓度为1～5mg/l；

19、可选地，所述形貌调节剂的浓度选自1mg/l、2mg/l、3mg/l、4mg/l、5mg/l中的任意值或任意两者之间的范围值。

20、所述分散剂的浓度为1～5g/l；

21、可选地，所述分散剂的浓度选自1g/l、2g/l、3g/l、4g/l、5g/l中的任意值或任意两者之间的范围值。

22、所述反应的温度为100～240℃；

23、可选地，所述反应的温度选自100℃、140℃、180℃、200℃、220℃、240℃中的任意值或任意两点间的任意值。

24、所述反应的时间为2～96h；

25、可选地，所述反应时间选自2h、6h、12h、24h、36h、48h、72h、96h中的任意值或任意两点间的任意值。

26、所述烘干的温度为50～100℃；

27、可选地，所述烘干的温度选自50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃中的任意值或任意两点间的任意值。

28、所述烘干的时间为2～10h；

29、可选地，所述烘干时间选自2h、4h、6h、8h、10h中的任意值或任意两点间的任意值。

30、所述煅烧的温度为250～800℃；

31、可选地，所述煅烧的温度选自250℃、350℃、450℃、550℃、650℃、800℃中的任意值或任意两点间的任意值。

32、所述煅烧的时间为2～10h。

33、可选地，所述煅烧时间选自2h、4h、6h、8h、10h中的任意值或任意两点间的任意值。

34、具体地，包括以下步骤：

35、a：将形貌调节剂及分散剂与溶剂混合，得到溶液a；

36、b：将钛源与所述步骤(a)得到的溶液a中，得到溶液b；

37、c：将步骤(b)得到的溶液b转移到密闭容器中，进行热处理；

38、d：冷却后，经离心、洗涤、烘干和煅烧得到所述大比表面积的球形二氧化钛。

39、所述密闭容器为反应釜。

40、根据本技术的另一个方面，提供一种催化湿式氧化催化剂，所述催化湿式氧化催化剂包括载体；

41、所述载体选自上述的大比表面积的球形二氧化钛或上述的制备方法制备的大比表面积的球形二氧化钛。

42、本技术能产生的有益效果包括：

43、本技术的tio2制备方法流程简单，反应条件温和，制备出的样品比表面积大、球形度高。

44、大比表面积的tio2载体可以提高贵金属在其上的分散度，可以在提高催化剂性能的同时节省贵金属的用量，有效降低催化剂成本。

45、球形tio2由于其形状上的优势而具有良好的流体力学特性。