[發明專利]在納米二氧化鈦表面負載金屬納米粒子的制備方法

有效

• 申請號: 201110203329.4
• 申請日: 2011-07-20
• 公開（公告）號: CN102886279A
• 公開（公告）日: 2013-01-23
• 發明（設計）人: 趙斌;焦艷超;楊紅云;張鵬;金彩虹;何丹農
• 申請（專利權）人: 上海納米技術及應用國家工程研究中心有限公司
• 主分類號: B01J37/10
• 分類號: B01J37/10;B01J23/72;B01J23/755;B01J23/75;B01J23/50;B01J23/44;B01J23/42;B82Y40/00
• 代理公司: 上海東方易知識產權事務所 31121
• 代理人: 唐莉莎

技術領域

本發明涉及一種負載金屬納米粒子的制備方法，特別是涉及一種在納米二氧化鈦表面負載金屬納米粒子的制備方法。?

背景技術

在納米材料研究領域中，納米級二氧化鈦材料的問世無疑具有里程碑式的意義。二氧化鈦納米材料具有光催化能力強、化學穩定性好、抗光腐蝕、安全無毒、無二次污染、成本不高、原料易得等優點，在空氣凈化、污水處理、光解水制氫、抗菌、防霧自清潔和太陽能電池等諸多領域引起了研究人員的注目，并相繼在許多基礎和應用方面進行了大量的研究。

然而，二氧化鈦禁帶寬度較寬，太陽光利用效率較低，受光激發后生成的電子和空穴除了復合損失外，還由于半導體的強氧化性使部分生成物被深度氧化。因此，單純的二氧化鈦納米材料在實際應用中受到了諸多限制。單純的二氧化鈦納米材料在實際應用中有很大的局限性。研究發現，采用金屬納米粒子進行表面負載或改性，能夠賦予二氧化鈦納米材料更多更為優異的特性。

例如，在空氣凈化與污水處理方面，將微量的銀納米顆粒負載在二氧化鈦表面，可以使光生電子和空穴分別定域在金屬和二氧化鈦上，發生分離，有效地降低了電子和空穴的復合幾率，從而大大提高了光催化活性和選擇性，更為快速和有效地降解空氣和水體中的有機污染物。并且銀納米顆粒負載的二氧化鈦納米材料能夠顯著提高材料的抗菌性能。此外，將微量的金屬鉑負載在二氧化鈦表面，可以顯著提高二氧化鈦光解水制氫的產量。有些過渡金屬還能夠賦予二氧化鈦卓越的濕度傳感能力，超親水能力，優異的電子傳輸能力和光電響應性能等等。

在納米二氧化鈦表面負載金屬納米粒子的制備方法中，關鍵技術在于有效地控制金屬粒子的粒徑，實現二氧化鈦的晶型與形貌的人工可控，并能夠將金屬納米粒子均勻地、高分散性地負載在二氧化鈦表面。其中，實現金屬納米顆粒在二氧化鈦表面的高分散性負載最關鍵，也最為困難。盡管有文獻報道將銀、鉑、鋅等金屬納米顆粒負載在了銳鈦礦二氧化鈦納米顆粒上，但是制備條件較為苛刻、步驟較為繁瑣，并且金屬顆粒的粒徑較大且不均勻，在二氧化鈦表面的分散性亦較差。

目前，尚無通過一步水熱法即可實現多種金屬納米顆粒均勻地負載在納米二氧化鈦表面的相關報道，并且還沒有在板鈦礦二氧化鈦表面負載金屬納米粒子的相關報道。?

發明內容

本發明的目的在于提供一種在納米二氧化鈦表面負載金屬納米粒子的制備方法。

本發明提供一種在納米二氧化鈦表面負載金屬納米粒子的制備方法，其特征包括如下步驟：

（1）將過渡金屬的硝酸鹽加入到氨水中溶解，得到含有金屬氨絡合離子的溶液；

（2）將鈦酸酯加入到步驟（1）配制的溶液中，在鈦酸酯快速水解的同時劇烈攪拌使之混合均勻；

（3）將步驟（2）混合均勻的懸浮液放入聚四氟乙烯襯里的不銹鋼高壓釜中，在433～473K下水熱反應12～72小時；

（4）反應結束后將沉淀產物用去離子水洗滌，然后在333～373K下干燥6～24小時，得到金屬納米粒子均勻負載的納米二氧化鈦產物。

所述的過渡金屬硝酸鹽為硝酸銀、硝酸銅、硝酸鈷、硝酸鎳、硝酸鋅、硝酸鈀、硝酸鉑中的一種或其組合；所述的過渡金屬元素與二氧化鈦的摩爾百分比為0.2%~5%；所述的氨水質量分數為2％～28％。

所述的鈦酸酯為鈦酸四丁酯、鈦酸異丙酯中的一種或其組合；鈦酸酯與氨水溶液的體積比為0.07毫升/毫升～0.20毫升/毫升。

在步驟（1）配制的溶液中，還可加入堿金屬硝酸鹽，其加入量為保持堿金屬硝酸鹽與過渡金屬硝酸鹽的物質量濃度之和為0.1摩爾/升~0.5摩爾/升。

所述的堿金屬硝酸鹽為硝酸鈉、硝酸鉀中的一種或其組合。

在步驟（1）配制的溶液中，還可加入還原劑，還原劑的物質量為過渡金屬硝酸鹽物質量的1~5倍。

所述的還原劑為甲醇、乙醇中的一種或其組合。

所述的二氧化鈦產物的晶型為銳鈦礦、板鈦礦、鈦酸鹽中的一種或其組合。