[發明專利]TiO2納米管和/或TiO2納米須的制造方法

有效

• 申請號: 200710041763.0
• 申請日: 2007-06-08
• 公開（公告）號: CN101319405A
• 公開（公告）日: 2008-12-10
• 發明（設計）人: 陳韋;王懷兵;楊輝
• 申請（專利權）人: 蘇州納米技術與納米仿生研究所
• 主分類號: C30B29/62
• 分類號: C30B29/62;C01G23/047;B01J21/06
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司
• 代理人: 薛琦

技術領域

本發明涉及一種納米材料的制造方法，特別涉及一種TiO₂納米管和/或TiO₂納米須的制造方法。

背景技術

TiO₂作為一種具有良好光催化性能的半導體材料被廣泛的應用于催化劑及催化劑載體。此外，TiO₂在傳感器、新型太陽能電池、電鍍以及自清潔器件方面有廣泛應用。目前催化材料的結構形式主要為納米顆粒，光生電子-空穴易復合，光催化效率低；且常規采用的溶膠凝膠反應所需金屬有機化合物原料成本高。TiO₂納米管具有中空和兩端開口的管狀結構，管壁一般由2～5個TiO₂分子單層組成，層間距約0.8nm；與TiO₂納米顆粒結構相比，具有更大的比表面積和反應接觸面，該單層具有大量不飽和懸掛鍵，表面活性更強；更重要的特點是管狀半導體材料光生電子、空穴對遷移率高，易于利用摻雜徑向PN節等結構的形成，以達到降低光生載流子復合幾率的目的。因此，TiO₂納米管比一般納米粒子有著更高的吸附能力、光催化反應截面和和量子效率。據報道氧化鈦納米管的光催化性能比其它任何形式的鈦都要高大約100多倍，是目前最有潛力的TiO₂光催化環境凈化材料，有望解決目前TiO₂光催化應用中存在的主要問題，在工業生產上具有很大的應用前景。

一維納米結構材料制備方法國內外目前主要分為兩大類：物理氣相淀積法和液相化學制備法。物理法制備的特點是產品得率高、結構性能穩定，但對設備要求苛刻，相對成本也高。液相法的特點就是工藝簡單靈活，但其對反應條件依賴性高，可控程度低，規模小得率低，不易于批量生產滿足實際應用的需求。對于TiO₂納米管、TiO₂納米須結構材料，國內外主要合成方法有溶劑熱法、模板法，電化學法等。這些方法存在的不足是需在一定條件下實現，如超分子化學試劑、有機無機模板、電化學反應裝置、高溫高壓反應設備等，由于這些復雜條件的限制使得量產化程度低，只能滿足實驗室規模的要求。

發明內容

本發明的目的在于解決了現有方法中需要特殊設備，特殊條件以及量產化程度低的缺陷，而提供了一種TiO₂納米管和/或TiO₂納米須的新型的制造方法。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種TiO₂納米管的制造方法，包括如下步驟：

(1)將TiO₂粉末溶于PH為12～14的NaOH或KOH溶液，其中TiO₂與NaOH或KOH的重量比為1：30～1：150；

(2)用超聲波粉碎儀對步驟(1)得到的溶液進行超聲30～100分鐘，其中超聲波粉碎儀的功率為200～600W，頻率為20～50KH_Z；

(3)將經過步驟(2)后得到的溶液在100～140℃下加熱2～5小時；

(4)將經過步驟(3)后得到的溶液進行洗滌過濾至濾液呈中性，并干燥即得TiO₂納米管和/或TiO₂納米須。

其中，步驟(1)中TiO₂與NaOH或KOH的重量比優選為1：60～1：100。

其中，步驟(3)中的加熱方式為油浴加熱或空氣浴加熱。

其中，步驟(4)中的洗滌過濾是指直接去離子水洗滌過濾、離心沉降法洗滌過濾或者酸洗加去離子水洗滌過濾，其中酸洗中所用為0.1M～0.3M的HNO₃或HCL溶液。

其中，步驟(4)中干燥在30℃～80℃的真空狀態下進行。

本發明還提供了一種TiO₂納米須的制造方法，包括如下步驟：

(1)將TiO₂粉末溶于PH為12～14的NaOH或KOH溶液，其中TiO₂與NaOH或KOH的重量比為1：30～1：150；

(2)用超聲波粉碎儀對步驟(1)得到的溶液進行超聲30～100分鐘，其中超聲波粉碎儀的功率為200～600W，頻率為20～50KH_Z；

(3)將經過步驟(2)后得到的溶液進行洗滌過濾至濾液呈中性，并干燥即得TiO₂納米管和/或TiO₂納米須。