[发明专利]一种磁性二氧化钛中空微球的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料领域，具体涉及一种磁性二氧化钛中空微球的制备方法。

背景技术

无机空心结构粒子因具有高比表面积、低密度、表面渗透性好等特性，其内部空心可以容纳大量的客体分子，容易产生封装或包裹效应，使空心粒子在医药、化工、废水处理等领域存在着广阔的应用前景。二氧化钛是研究较多的一种精细无机多功能材料，也是重要的半导体、催化、陶瓷材料，又因其耐高温、无毒、耐化学腐蚀、光敏化等特性而被广泛应用于涂料、化妆品、油墨、造纸等领域。因此，制备无机空心二氧化钛具有重要的社会意义和实际应用价值；

目前制备空心粒子的常用方法有模板法，模板的种类主要有聚合物微球和无机物粒子。聚合物微球有聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯-甲基丙烯酸共聚物微球等，而无机物粒子有CaCO3、SiO2等。模板法制备空心粒子主要是以上述粒子为模板，以金属醇盐为前驱体，通过溶胶-凝胶的过程，吸附在模板表面，形成核壳结构，最后通过煅烧或溶解去掉模板核，得到空心结构粒子；

纳米二氧化钛由于处于原子簇和宏观物体交界的过渡状态，具有一系列独特的物理化学性能，其在涂料、催化剂载体、太阳能电池和光导体等领域有广泛的应用，在环保领域中二氧化钛常常用于催化降解处理水溶液中的有机污染物；

用磁铁可以吸引磁性粒子，磁性粒子表面可以赋予物理化学功能，当其在溶液中发生作用后，例如，吸附了溶液中的某种金属离子、有机化合物、蛋白质等后，用磁铁吸引就可以聚集磁性粒子，从溶液中分离出所吸附的物种，而不需要再进行沉淀、萃取等分离及纯化操作；

可以看出，磁性粒子和二氧化钛都具有一定的吸附性能，对于改善污水治理、净化环境等都具有一定的积极作用，然而目前还没有将磁性粒子与二氧化钛共混形成稳定中空复合材料的报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种磁性二氧化钛中空微球的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种磁性二氧化钛中空微球的制备方法，包括以下步骤：

（1）取20-23重量份的铁源，加入到其重量6-8倍的乙二醇中，加入1-2重量份的γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，在50-60℃下保温搅拌1-2小时，得环氧化铁源溶液；

（2）取31-40重量份的钛源，加入到其重量10-16倍的、70-75%的乙醇溶液中，搅拌均匀，加入2-3重量份的三羟甲基丙烷，超声30-40分钟，与上述环氧化铁溶液混合，加入0.1-0.2重量份的催化剂，在70-80℃下保温搅拌2-3小时，得铁掺杂溶胶；

（3）取0.7-1重量份的引发剂，加入到其重量30-40倍的去离子水中，搅拌均匀；

（4）取24-30重量份的丙烯腈、1-3重量份的油酸混合，加入到混合料重量20-30倍的去离子水中，搅拌均匀，送入到反应釜中，通入氮气，滴加上述引发剂水溶液，升高温度为65-70℃，保温搅拌4-5小时，出料，过滤，将沉淀水洗3-4次，真空80-90℃下干燥1-2小时，冷却至常温，得油酸化聚丙烯腈；

（5）取上述油酸化聚丙烯腈，加入到上述铁掺杂溶胶中，加入20-30重量份的、浓度为10-12%的氨水，搅拌反应2-3小时，加入3-4重量份的三羟甲基丙烷、0.8-1重量份的对甲苯磺酸，送入到反应釜中，控制真空度为0.09-0.1MPa，在150-160℃下保温反应5-7小时，出料，得磁性二氧化钛聚合物微球；

（6）取上述磁性二氧化钛聚合物微球，加入到其重量10-12倍的二甲基甲酰胺中，搅拌2-3小时，过滤，将沉淀水洗，190-200℃下干燥1-2小时，冷却至常温，即得所述磁性二氧化钛中空微球。

所述的铁源为六水三氯化铁，钛源为钛酸四丁酯。

所述的引发剂为过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾中的一种。

所述的催化剂为硫酸钙。

本发明的优点：