行业领域

节能环保产业

需求描述

1.服务需求背景:

近年来，随着世界环境问题的日益严重，光能催化已成为了降解环境污染物的重要手段。二氧化钛以其价廉、无毒、稳定性好的优点，在光催化领域内得到广泛应用。早期研究中，大多将二氧化钛粉末与废水组成悬浮体系，但其悬浮体系往往存在着固体颗粒易团聚和催化剂效率差等缺点，而其原因之一就是二氧化钛的颗粒较大，分散性较差，且催化剂与目标分子的碰撞几率低。因此，如何制备得到具有良好分散性和高活性的二氧化钛光催化剂，成为二氧化钛制备和应用领域内的一个热点问题。目前众多研究已致力于粒径较小、状态多孔或多分散性的二氧化钛晶粒的开发当中，以增大其比表面积，提高光催化活性。

近些年来，业界工程技术人员以改善二氧化钛的稳定性和光催化活性方面为目的的制备方法做了大量的研究和开发工作，其各种改性途径亦多见诸于专利文献和期刊文献中。基于纤维素作为一种地球上来源最为丰富的天然高分子，具有可再生和可完全生物降解的特性，且纤维素上存在的羟基能够促使二氧化钛负载于纤维素的表面，有利于二氧化钛的回收利用，以及纤维素本身具有良好吸附性，能够吸附溶液中的一些有机污染物，并且具有增强催化速率的能力，很好地减轻了环境污染的问题，因此引起人们的极大关注。

2.服务需求具体内容:

一种高活性的氧化纳米晶纤维素基二氧化钛的制备方法，其特征在于：所述高活性的氧化纳米晶纤维素基二氧化钛主原料为前驱体和纳米级纤维素基材，辅料为增稠剂，表面活性剂，或在混合液中不添加表面活性剂，所述前驱体主要为钛酸正丁酯，所述基材为富含双醛基的氧化纳米晶纤维素，所述增稠剂为无机盐类增稠剂，所述表面活性剂为阴离子表面活性剂，或两性表面活性剂或非离子表面活性剂，采用均质溶胶及高温煅烧法的制备方法，制备得呈麦穗状形貌的氧化纳米晶纤维素基二氧化钛，所述均质溶胶及高温煅烧法的制备方法，包括五步步骤：一)、在低速剪切下，配制前驱体钛酸正丁酯的有机溶剂溶液A，在溶液中选择性添加增稠剂，表面活性剂，或在胶体溶液中不添加表面活性剂；二)、通过氧化反应得到双醛基氧化纳米晶纤维素的胶体乳液B；三)、保持pH于适宜的范围，在低转速的物理剪切下，将溶液A逐滴加入至胶体溶液B中；四)、水热处理结合冷冻干燥，充分完成凝胶反应；五)、高温煅烧，通过变速率模式缓慢升温、保温，得到麦穗状的目标产物；上述五步步骤的操作过程如下：一)、配制前驱体钛酸正丁酯的有机溶剂溶液A，在溶液中选择性添加增稠剂，表面活性剂，或在胶体溶液中不添加表面活性剂取钛酸正丁酯前驱体加入到适量的有机溶剂溶液中，前驱体与有机溶剂的质量比为1:5～1:8，将一种/多种增稠剂，一种/多种表面活性剂，混合后添加到胶体溶液中，或在胶体溶液中不添加表面活性剂，加盐酸调制pH为3～4，低速剪切机处理25min～35min而配制得前驱体的有机溶剂溶液A，剪切机低速剪切的速度控制为2000r/min～3000r/min；二)、通过氧化反应得到双醛基氧化纳米晶纤维素的胶体乳液B按质量比高碘酸钠:纳米晶纤维素为3:1～6:1称取样品，转移至三口烧瓶中，烧瓶通氮气避光，于质量百分数为5％～8％的物料浓度中在温度为40℃～60℃，pH为3～***的条件下反应4h～6h，即可得到醛基含量高达6000μmol/g～7500μmol/g(通过碱消耗法测定)的氧化双醛基纳米晶纤维素，所得产品为棒状晶体结构，进一步通过控制去离子水的加入量得到氧化纳米晶纤维素的质量百分比浓度为3％～8％的胶体乳液B；三)、保持pH于适宜的范围，在低转速的物理剪切下，将溶液A逐滴加入至胶体乳液B中在5000r/min～8000r/min的较低转速下，向水性载体的胶体乳液B中逐滴滴加前驱体钛酸正丁酯的有机溶剂溶液A，滴加结束后，提高转速至20000r/min～23000r/min下剪切5min～10min，使两种乳液充分混合，在此过程中，通过补加盐酸而控制体系的pH于3～4

3.预期达到的标准或效果:

(1)本发明首次采用含有双醛基团的氧化纳米晶纤维素作为基材，通过高速剪切均质和水热处理相结合的技术诱导前驱体钛酸正丁酯结晶成为麦穗状形貌纳米二氧化钛的晶体颗粒；同时，通过流程优化，将高温煅烧的处理步骤改变成为阶梯式升温模式，最终得到了一种麦穗状形貌的纳米二氧化钛，其具有良好的水分散性和极高的反应活性。

(2)二氧化钛反应活性的提高可以适当减少其用量，从而减少对环境的不利影响，且有效降低其应用成本。

(3)提供了一种高活性的，呈麦穗状形貌的二氧化钛纳米颗粒的制备工艺，这既为纤维素材料的应用开辟了一条新路，也有效扩展了二氧化钛的应用范围。

4.发明人

孙波;张民;司传领;刘锐;吴涛;倪永浩

联系人：宋巍；刘胜斌

联系电话：022-60600153；022-60600161