[发明专利]一种担载有二氧化钛层的无机非金属矿物复合材料、其制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种担载有二氧化钛层的无机非金属矿物复合材料，该复合材料的制备方法以及应用。本发明还涉及担载有二氧化钛层与一层或多层功能层的无机非金属矿物复合材料，该复合材料的制备方法以及应用。

背景技术

二氧化钛是与我们生活密切相关的一种重要化工原料，当其粒径下降到纳米级时，由于其特殊的结构层次，使其具备较好的吸收紫外线的光学性能和光催化性能，因此成为近20年的研究热点。但由于纳米二氧化钛较大的比表面能，使纳米二氧化钛在涂料、塑料、纸张、橡胶、环境处理等领域中应用，不能实现真正的纳米分散，只能以微米级团聚体的形式存在于应用体系中，不能充分展现纳米性能。

如何解决纳米颗粒的团聚，有效地利用纳米材料的优异性能成为目前纳米材料制备技术的核心问题。人们提出了选择合适的微米级载体担载纳米材料来制备微纳米复合功能材料的思路，如专利CN1563183A，王相田等发明了以钛酸正酯为钛源，在乙醇和乙酸的混合体系中反应制备纳米纳二氧化钛包覆二氧化硅的无机抗菌复合微粉，并将该粉加入到ABS树脂中制成抗菌高分子制品；又如专利CN101077792A，只金芳发明的一种通过溶胶凝胶法、以正钛酸为钛源，以过氧化氢溶解正钛酸得到溶胶凝胶，在聚苯乙烯表面包覆纳米二氧化钛制备一种核壳结构的微纳米复合材料；再如专利101475215A，华东等人发明的在硫酸钡或硫酸锶的混悬液中直接滴加四氯化钛或硫酸钛，在硫酸钡和硫酸锶表面直接水解包覆二氧化钛水合物，再高温煅烧脱水得到复合二氧化钛。在专利CN1724145A中，汪靖等人发明了一种以沸石为载体、以可溶性钛盐为钛源、以浸渍焙烧的方法在沸石表面担载纳米二氧化钛制得光催化功能粉体的方法。在专利CN101108335中，郭莉等人发明了先以钛酸丁酯为钛源，制备纳米二氧化钛透明凝胶，再将白土与透明凝胶混合、水洗、干燥、煅烧，得到白土担载纳米二氧化钛的光催化材料。在专利CN101757937中，陈若愚等人发明了纳米二氧化钛插入磷酸锆层间制备插层光催化复合材料；在专利CN101293754A中，刘晓华发明了在硅微粉表面担载纳米二氧化钛制备钛白复合材料。在专利US20100298484中，ALLEN等人发明了一种在耐酸性高分子聚合物表面担载二氧化钛制备不透明颜料。在专利US20100247915中，FURUKAWAD等人发明了在高温氧气氛环境下，在TiN表面担载纳米二氧化钛来制备功能复合体。

上述专利和文献报道均在微米级载体上担载纳米二氧化钛以制备功能复合粉体技术上作出了一些有益的探索。但这些技术总体来说，仍存在以下问题：

1.制备成本相对较高，工艺复杂。例如，以钛酸酯或正钛酸等为钛源的凝胶溶胶法，以可溶性钛盐为钛源直接担载于微米载体上的浸渍焙烧法，以及在高温氧气氛环境下制备担载有纳米二氧化钛的微纳米复合材料等方法，这些方法都需要高温煅烧转晶或者在高温氧气氛环境下反应，都存在制备成本较高、工艺复杂、设备要求高的问题。

2.目前这些方法中，纳米二氧化钛的担载率(或包覆率)的影响因素较多，担载率偏低或担载牢固度不够。微米级载体担载纳米二氧化钛，能否形成一种牢固的结合体受到很多反应条件的限制。例如，以水溶性钛盐为钛源通过无机沉淀反应-热处理晶化工艺来制备复合材料的方法，其工艺受到PH值、杂质离子、温度、载体等众多因素的影响，往往制得的是游离的纳米二氧化钛、载体、担载有纳米二氧化钛的载体的混合物；在一定的条件下，也可以制得纳米二氧化钛与载体的复合体，如珠光云母，但二氧化钛层和载体层之间无法形成牢固的担载，该复合材料经高速分散后纳米二氧化钛容易从载体上脱落。

本申请的发明人在CN101676030A和CN101676031A中揭示了在盐酸和高分子化合物的协同作用下对四氯化钛进行二次水解，在耐酸性非金属矿石表面上包覆纳米二氧化钛层，该方法无需高温煅烧。在该方法中，由于四氯化钛水解过程中盐酸抑制了纳米颗粒的生长，使得所形成的二氧化钛纳米颗粒的尺寸集中在10纳米的范围内，因而纳米二氧化钛呈高度透明状态，从而限制了二氧化钛高折射率、高遮盖力性能的发挥。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种纳米二氧化钛层担载在无机非金属矿物载体上的复合材料。

本发明的另一个目的是提供一种在无机非金属矿物载体上担载纳米二氧化钛层的复合材料的制备方法，该方法工艺简单、制备成本低。

本发明的再一个目的是提供一种组合物，该组合物包含二氧化钛层担载在无机非金属矿物载体上的复合材料。

本发明还有一个目的是提供二氧化钛层担载在无机非金属矿物载体上的复合材料的应用。