[發(fā)明專利]利用工業(yè)原材料制備形貌可控的納米鈦酸鹽的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810243749.3
• 申請日: 2008-11-25
• 公開（公告）號: CN101643240A
• 公開（公告）日: 2010-02-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張玉剛;張立德;張俊喜;盧芳
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院合肥物質(zhì)科學研究院
• 主分類號: C01G23/00
• 分類號: C01G23/00
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 余成俊

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種利用工業(yè)原料制備多種形貌可控的鈦酸鹽的方法。

背景技術(shù)：

無機鈦酸鹽有著十分優(yōu)異的物理、化學和光學性能，在當代材料科學領(lǐng)域中占有重要位置。鈦酸鹽產(chǎn)品在電子學、能源和環(huán)保等領(lǐng)域有重要的應(yīng)用價值，可廣泛用于壓電陶瓷器件、熱釋電紅外傳感器、鐵電存儲器、電光開關(guān)器件、鈦酸鋇基PTC元件、氣體傳感器、光解水制氫材料、鋰離子二次電池材料、汽油脫硫和染料脫色材料以及雷達吸波材料等。

納米鈦酸鹽由于量子尺寸、小尺寸、表面效應(yīng)等各種納米效應(yīng)，表現(xiàn)出更加優(yōu)異的物化特性，較之塊體材料特別是在催化、吸附等方面更具應(yīng)用價值。目前，人們對納米鈦酸鹽的研究主要其中在管狀材料方面，例如Kasuga?T.Langmuir，1998，14，3160.，專利“納米管鈦酸鹽制備方法”，200610017350.4和專利“一種制備水合鈦酸鈉鹽及系列鈦酸鹽納米管的工藝方法”02117866.6。而對其他形貌鈦酸鹽的制備鮮有報道。眾所周知，與塊體材料大不相同，形貌對納米材料性能影響很大，因此很有必要研究不同形貌鈦酸鹽納米結(jié)構(gòu)的制備方法。另外，目前人們大都采用價格不菲的P25為原材料來制備鈦酸鹽納米管，這無疑提高了鈦酸鹽納米管產(chǎn)品的使用成本，降低了它的實際應(yīng)用價值。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的在于提供一種利用價格低廉的工業(yè)原料偏鈦酸和硫酸氧鈦為原材料，制備形貌可控的納米鈦酸鹽的方法，包括一維結(jié)構(gòu)：納米帶，卷曲度可控的鈦酸鹽納米絲帶(全卷則為管)；二維結(jié)構(gòu)：納米片；和三維復(fù)雜結(jié)構(gòu)：胖大海狀結(jié)構(gòu)、海膽狀結(jié)構(gòu)和分級微納結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

利用工業(yè)原材料制備形貌可控的納米鈦酸鹽的方法，其特征在于包括以下步驟：

(1)、稱偏鈦酸或硫酸氧鈦，與摩爾濃度為2～11M的堿溶液放入高壓釜?中，并強力攪拌，形成均勻的懸浮液；

(2)、把高壓釜放入40～220℃的環(huán)境中，保溫3小時以上；

(3)、反應(yīng)結(jié)束后，待高壓釜溫度自然降低室溫后，打開高壓釜倒出溶液；

(4)、過濾或離心分離出沉淀物，多次水洗，直至溶液的PH到中性為止；

(5)、沉淀物烘干，即得產(chǎn)物。

所述的利用工業(yè)原材料制備形貌可控的納米鈦酸鹽的方法，其特征在于所述的堿是指氫氧化鈉、氫氧化鉀或其它氫氧化物或其任意混合物；所述的偏鈦酸或硫酸氧鈦與堿的摩爾比為：0.1～1∶1。

所述的利用工業(yè)原材料制備形貌可控的納米鈦酸鹽的方法，其特征在于包括以下步驟：

(1)、稱偏鈦酸，與摩爾濃度為9～11M的堿溶液放入高壓釜中，并強力攪拌，形成均勻的懸浮液；

(2)、把高壓釜放入170～220℃的環(huán)境中，保溫20小時以上；

(3)、反應(yīng)結(jié)束后，待釜溫自然降低室溫后，打開高壓釜倒出溶液；

(4)、過濾或離心分離出沉淀物，多次水洗，直至溶液的PH到中性為止；

(5)、沉淀物烘干，即得產(chǎn)物為鈦酸鹽納米帶。

所述的利用工業(yè)原材料制備形貌可控的納米鈦酸鹽的方法，其特征在于包括以下步驟：

(1)、稱偏鈦酸，與摩爾濃度為2～11M的堿溶液放入高壓釜中，并強力攪拌，形成均勻的懸浮液；

(2)、把高壓釜放入110～160℃的環(huán)境中，保溫20小時以上；

(3)、反應(yīng)結(jié)束后，待釜溫自然降低室溫后，打開高壓釜倒出溶液；

(4)、過濾或離心分離出沉淀物，多次水洗，直至溶液的PH到中性為止；

(5)、沉淀物烘干，即得產(chǎn)物為卷曲度可控的鈦酸鹽納米絲帶；

關(guān)于卷曲度的定義是，對一個條帶狀的結(jié)構(gòu)，橫截面為直線、半圓、圓時，卷曲度分別為0，0.5，1，納米絲帶的卷曲度大0，小于或等于1。

所述的利用工業(yè)原材料制備形貌可控的納米鈦酸鹽的方法，其特征在于包括以下步驟：

(1)、稱偏鈦酸，與摩爾濃度為9～11M的堿溶液放入高壓釜中，并強力攪?拌，形成均勻的懸浮液；

(2)、把高壓釜放入40～100℃的環(huán)境中，保溫20小時以上；

(3)、反應(yīng)結(jié)束后，待釜溫自然降低室溫后，打開高壓釜倒出溶液；

(4)、過濾或離心分離出沉淀物，多次水洗，直至溶液的PH到中性為止；

(5)、沉淀物烘干，即得產(chǎn)物為鈦酸鹽胖大海狀納米結(jié)構(gòu)。

所述的利用工業(yè)原材料制備形貌可控的納米鈦酸鹽的方法，其特征在于包括以下步驟：