[發明專利]二氧化鈦納米粉末及其制造方法

有效

• 申請號: 201110191437.4
• 申請日: 2011-07-08
• 公開（公告）號: CN102849793A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 刁維光;藍啟銘;徐嘉偉
• 申請（專利權）人: 財團法人交大思源基金會
• 主分類號: C01G23/053
• 分類號: C01G23/053;B82Y40/00
• 代理公司: 北京科龍寰宇知識產權代理有限責任公司 11139
• 代理人: 孫皓晨

技術領域

本發明涉及一種納米粉末的制造方法，特別涉及一種正八面體形二氧化鈦納米粉末的制造方法。

背景技術

近年來全球納米科技的發展方興未艾，不少納米材料的成功開發著實改善了人們的生活，也開創了無限商機。由于二氧化鈦(TiO₂)的半導體能階具有寬能帶，因此被廣泛地用來做為多功能光觸媒。雖然氧化鋅的半導體能階也具有寬能帶，也可能做為多功能觸媒材料，但其化學穩定性較差(例如，不耐酸性溶液)。因此，大部分納米光觸媒材料還是以二氧化鈦為主，其為目前最廣泛使用的納米材料。

二氧化鈦納米粉末的制造方法甚多，主要可分為物理法及化學法。物理法是最早的制造方法，其利用如氣相冷凝法、高能球磨法等物理方式來獲得納米粉末。氣相冷凝法的原理是利用各種方式使物質蒸發或揮發成氣相，并利用特殊技術冷凝(如液氮)成核，以得到納米粉末。以這種方法制造的粉末純度高、顆粒大小分布均勻、尺寸可控制，適合生產高熔點納米金屬粒子或納米顆粒薄膜。高能球磨法是利用球磨機轉動和振動時的巨大能量，將原料粉碎為納米級顆粒。其優點為操作簡單、易實現連續生產，缺點則是顆粒大小不均勻，并且容易引入雜質。化學法是另一種制造納米粉末的方法，在其過程中牽涉到一些化學反應。用于制造納米粉末的化學法主要有沉淀法、水解法、溶膠凝膠法、水熱法、噴霧法、氧化還原法、激光合成法及電化學制造法等。以上只是大致的分類，在二氧化鈦納米粉末的制造過程中，也可能將上述方法搭配使用。例如，沉淀法和噴霧法常牽涉到水解反應及氧化還原反應，水熱法也常結合溶膠凝膠法以制造不同形貌的納米粉末，例如納米線、納米棒、納米管、納米微球等。

在上述的各種制造二氧化鈦納米粉末的方法中，噴霧裂解法是目前將二氧化鈦納米粉末商品化的主要工藝之一，利用此工藝可得到粒徑均一且質量穩定的納米粉末。此外，利用溶膠凝膠法及水熱法，可以制造出各種形貌的二氧化鈦納米粉末；并且可通過控制反應溶液的pH值、水熱溫度、反應時間及溶液濃度，調整其納米尺寸。此為目前取得多樣化納米結構最常見的方法。

隨著科技產業的快速發展，各種形貌的二氧化鈦納米粉末在各領域中的應用也日益增加。通常，在制造正八面體形二氧化鈦納米粉末時，使用的是水熱法、微乳液法及模板法等等。然而，上述方法需要較昂貴的生產設備，且不利于大量及連續生產；此外，通過該等方法所制造的粉末，其均勻性仍有待改善。因此，需要開發出一種正八面體形二氧化鈦納米粉末的制造方法，其適合大量生產、制造成本低廉且制得的二氧化鈦納米粉末具有均勻的粒徑大小。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種可滿足上述需求的二氧化鈦納米粉末的制造方法。

本發明的第一實施方式為一種二氧化鈦納米粉末的制造方法，包括下列步驟：(a)將鈦前驅物及堿性螯合劑加入水中；(b)將有機膠溶劑加入由步驟(a)所得的混合物中；(c)使由步驟(b)所得的混合物進行水熱反應；以及(d)分離由步驟(c)所得的產物以得到二氧化鈦納米粉末。

本發明的第二實施方式為一種二氧化鈦納米粉末，具有正八面體的晶型及介于30至500nm之間的粒徑大小。

根據本發明的方法，可以低廉的成本制造出粒徑均勻的正八面體形二氧化鈦納米粉末，且其粒徑尺寸分布可輕易加以調整。

本發明的其它目的及優點由隨后的詳細說明及隨附的權利要求書當可更加明白。

附圖說明

圖1展示本發明的二氧化鈦納米粉末的制造方法。

圖2顯示根據本發明所制備的正八面體形二氧化鈦納米粉末的掃描電子顯微鏡影像。(a)粒徑為30至50nm；(b)粒徑為50至100nm；(c)粒徑為50至200nm；(d)粒徑為100至300nm；(e)粒徑為200至400nm；(f)粒徑為300至500nm。

圖3顯示根據本發明所制備的正八面體形二氧化鈦納米粉末的X光衍射圖。

圖4為配置于基材上的正八面體形二氧化鈦納米薄膜的掃描電子顯微鏡影像，此二氧化鈦納米薄膜是由本發明的正八面體形二氧化鈦納米粉末所制成。

具體實施方式

正八面體形二氧化鈦納米粉末的制備