[發明專利]一種制備超親水性能的硅摻雜氧化鈦納米線的方法

有效

• 申請號: 201210412177.3
• 申請日: 2012-10-25
• 公開（公告）號: CN103160921A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 杜軍;吳其;劉嬌;彭海龍;羅美;鄭典模;鄒建國
• 申請（專利權）人: 南昌大學
• 主分類號: C30B25/00
• 分類號: C30B25/00;C30B29/16;C30B29/62
• 代理公司: 南昌新天下專利商標代理有限公司 36115
• 代理人: 施秀瑾

技術領域

本發明涉及硅摻雜氧化鈦納米線的制備方法。

背景技術

二氧化鈦作為一種寬禁帶半導體材料，具有較高的光學帶隙(金紅石3.0eV，銳鈦礦3.2eV)，在紫外光的照射下能夠產生電子一空穴對。并且相對于其它半導體材料，二氧化鈦具有諸多優異特性，包括化學性質穩定、光催化活性高、降解有機物徹底、價格低廉、無毒、不產生二次污染等優點，因而受到了廣泛的重視。研究發現二氧化鈦經硅摻雜后具有超強的親水性能，結合二氧化鈦在紫外光照下的光催化氧化和親水性，國外正在積極開發不同工業領域適用的二氧化鈦除污防霧技術，尤其是在汽車、建筑行業中的應用。隨著納米科技的發展，二氧化鈦納米線更以其巨大的比表面積、長徑比和優異的親水性能成為最具應用潛力的納米材料之一。若成功制備出具有超強的親水性能的硅摻雜二氧化鈦納米線，將極大地促進二氧化鈦納米線在相關領域的應用。但目前，硅摻雜的二氧化鈦納米線在世界范圍并沒有制備出來。

發明內容

本發明的目的在于提供一種制備硅摻雜的氧化鈦納米線的方法。

本發明是通過采用以下技術方案實現的。

本發明的反應物前體為：以Ti(OC₄H₉)₄作為Ti源，以O₂作為O源，以SiH₄作為Si源，以N₂為稀釋氣體和保護氣氛；用N₂來攜帶Ti(OC₄H₉)₄；Ti源恒溫在40~70^oC；其所經過的管路保溫至45～80^oC；其步驟如下。

1)?先將固態基板置于在反應器內，反應器壓力為100～130KPa；固態基板溫度為500～900^oC，將Ti(OC₄H₉)₄、SiH₄和N₂混合氣體以500～2500sccm/min的量輸送到固態基板上進行反應，N₂的體積百分比為95~99.5%，Si/Ti摩爾比：1~4:1；反應時間為30～600秒。

2)?關閉Ti(OC₄H₉)₄，將SiH₄和N₂混合氣體以500～1500sccm/min的量輸送到固態基板上進行反應，N₂的體積百分比為90~99.5%，固態基板溫度為500～900^oC，反應時間為5～20秒。

3)?關閉Ti(OC₄H₉)₄和SiH₄，將O₂和N₂混合氣體以100～500sccm/min的量輸送到固態基板上進行反應，O₂/N₂摩爾比為1:1~20，固態基板溫度為500～900^oC，反應時間為0.5～10小時。

4)?關閉O₂和N₂，將樣品在N₂保護中自然冷卻到室溫。

5)?廢氣經過吸收處理后排放。

所述的Ti(OC₄H₉)₄、SiH₄、O₂和N₂混合氣體在混氣室混合；各路氣體在混氣室入口處的壓力相等，壓力保持在100～150KPa之間。

本發明所述的反應器為石英或剛玉管反應器。

本發明得到的納米線為金紅石相TiO₂或銳鈦礦相TiO₂，納米線為單晶納米線，納米線的直徑為10～100nm，長度為0.1～20μm。