二氧化钛纳米粒子的合成及其在多孔材料的应用研究

来源 :中国石油大学(华东) | 被引量 : 0次 | 上传用户:hally123
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二氧化钛是一种性能优异的陶瓷材料,具有耐高温、酸碱、腐蚀的特性,在无机陶瓷分离膜方向有着广阔的应用前景。本文利用不同钛源制备得到TiO2纳米粒子,再以该粒子为原料制备陶瓷分离膜,探究其在多孔材料领域的应用。具体内容如下:以钛酸四丁酯为原料通过溶胶-凝胶法成功合成了不同粒径尺寸(10~60nm)的TiO2粒子。实验中以硝酸为抑制剂,无水乙醇为分散剂,探究了表面活性剂种类、温度和滴加时间、氢离子浓度、抑制剂种类等条件对粒径及粒径分布的影响,结果表明:表面活性剂的加入可以降低粒子粒径且SDBS效果最佳;温度在45℃以上时会增加粒子的团聚,延长滴加时间可降低粒径;氢离子浓度在0.2~0.25mol/L时粒径最小;乙酰丙酮和硝酸混合使用时溶胶稳定性最高且得到的粒子尺寸可达10nm以下。通过沉淀-胶溶法以硫酸氧钛为原料成功合成尺寸在40~60nm TiO2粒子,实验中以去离子水为溶剂配制TiOSO4溶液,探究了沉淀剂和反应时间、沉淀过程表面活性剂加入量、胶溶过程氢钛比以及胶溶过程中表面活性剂种类和配比对粒径的影响,实验发现:碳酰胺作为沉淀剂时得到的粒子粒径较小;沉淀时间延长,粒径逐渐增加;沉淀过程中加入DBS与碳酰胺的质量比宜在2%~2.5%;稀硫酸与偏钛酸沉淀的氢钛比控制在1.5~2时粒径较小;阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸纳降低粒径效果较佳,其在溶胶过程中与沉淀粒子的质量比宜控制在2.5%~3%。二氧化钛粒子制备陶瓷膜的研究中,通过溶胶-烧结法成功制得小孔径分离膜,对膜管性能的测试探究发现:TiO2粒子添加量为1%的膜管渗透通量较高,添加量增加截留率相差无几;固态粒子烧结法和溶胶-烧结法两种制膜方法中,后者膜性能更优;使用溶胶-烧结法将涂膜次数增加到三次和四次时可以提升对PEG-600的截留率,其中涂膜四次渗透通量下降严重;二氧化钛粒子和聚脲共同制备得到的有机-无机复合膜对截留率有着较高的提升,对PEG-600的截留率可以达到34%以上,同时渗透通量下降并不严重;复合膜制备中二氧化钛膜基层为两层和三层对截留率影响不大,但基层为三层时膜管渗透通量较低。
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