[發(fā)明專利]一種銳鈦礦和板鈦礦的混晶TiO2納米線的制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310592566.3
• 申請日: 2013-11-22
• 公開（公告）號: CN103601239A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王德法;韓暐;師春生;仝華;趙乃勤;葉金花
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: C01G23/08
• 分類號: C01G23/08;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 天津市杰盈專利代理有限公司 12207
• 代理人: 王小靜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種銳鈦礦和板鈦礦的混晶TiO₂納米線的制備方法，屬于TiO₂納米材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

現(xiàn)代生活中，能源短缺和環(huán)境污染成為人們非常關(guān)注的問題。半導(dǎo)體光催化技術(shù)可以直接利用太陽能實現(xiàn)水分解制備清潔能源氫、分解有機污染物或者把CO2還原成碳氫化合物燃料，因而被認為是能夠有效解決能源環(huán)境問題的綠色方法。在眾多光催化材料中，TiO₂由于其低價、無毒、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、催化活性好、氧化能力高等優(yōu)點得到人們的普遍關(guān)注，對于TiO₂的研究也一直是該領(lǐng)域的熱點。

半導(dǎo)體材料的光催化活性通常受材料的晶型、晶體缺陷、結(jié)晶度、材料比表面積等許多因素共同決定，其中晶型是極其重要的一個因素。TiO₂共有三種晶型：銳鈦礦、金紅石和板鈦礦。銳鈦礦型TiO₂的禁帶寬度為3.2?eV，具有較好的光催化活性；金紅石型TiO₂的禁帶寬度為3.0?eV，對紫外線具有良好的屏蔽作用和化學(xué)穩(wěn)定性；板鈦礦型?TiO₂結(jié)構(gòu)不夠穩(wěn)定，所以銳鈦礦型TiO₂和金紅石型TiO₂是最常用的TiO₂，例如Degussa?P25是銳鈦礦相與金紅石相的比例大約為4:1的混晶型TiO₂，也是應(yīng)用最廣泛的混晶TiO₂產(chǎn)品。在光催化方面，混晶TiO₂存在著“混晶效應(yīng)”，活性往往超過單晶相的TiO₂。

目前制備混晶TiO₂的方法之一是氣相法，例如P25；其它方法多以TiCl₄或者鈦酸四丁酯為原料，采用溶膠-凝膠或者水熱的方法，制備出的TiO₂多為金紅石和銳鈦礦兩種晶型的混合相，并且形貌大多為納米顆粒。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種銳鈦礦和板鈦礦混晶TiO₂納米線的制備方法，該制備方法過程簡單，所制得的銳鈦礦和板鈦礦混晶的TiO₂納米線具有較高的光催化性能。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，一種銳鈦礦和板鈦礦混晶TiO₂納米線的制備方法，其特征在于包括以下過程：

將NaOH溶于去離子水，配制濃度為8～12?mol/L的NaOH溶液；按溶液中NaOH與銳鈦礦和金紅石型混晶的P25顆粒質(zhì)量比為16:1，將銳鈦礦和金紅石型混晶的P25顆粒加入到NaOH溶液中，經(jīng)過超聲、攪拌混合均勻，將混合溶液在180～200℃條件下進行水熱反應(yīng)24～48?h，然后自然冷卻至室溫，反應(yīng)產(chǎn)物用去離子水洗滌至中性，再用濃度為0.1?mol/L的HCl攪拌洗滌之后，用去離子水洗滌至中性，在空氣中干燥后將產(chǎn)物以5?℃/min的速率升至500～550?℃煅燒3?h，得到銳鈦礦與板鈦礦混合晶型的TiO₂納米線。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點：制備工藝簡單，制備的TiO₂納米線含有板鈦礦和銳鈦礦兩種晶型，該混晶的TiO₂納米線具有良好的光催化性能。

附圖說明

圖1為實施例一所制得的TiO₂納米線的SEM圖。

圖2為實施例一所制得的TiO₂納米線的TEM圖。

圖3為實施例一所制得的TiO₂納米線的XRD圖。

圖中：■?代表銳鈦礦成分；▲?代表板鈦礦成分。

具體實施方式

下面結(jié)合實例對本發(fā)明做進一步的描述，這些實例只是用于說明本發(fā)明，并不限制本發(fā)明。

實施例一

配制80?mL濃度為10?mol/L的NaOH溶液；稱取2?g銳鈦礦和金紅石混晶的P25粉末，加入到NaOH溶液中，超聲30?min，攪拌30?min，溶液混合均勻；隨后將配制好的溶液轉(zhuǎn)移到水熱反應(yīng)釜中，放入烘箱在200?℃反應(yīng)24?h；水熱反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)釜中的產(chǎn)物用去離子水洗至中性，將產(chǎn)物在0.1?mol/L的鹽酸溶液中攪拌酸洗5?h，隨后再用去離子水將產(chǎn)物洗至中性，在空氣中烘干，最后將產(chǎn)物以5?℃/min升溫至500?℃煅燒3?h，得到銳鈦礦和板鈦礦混晶的TiO₂納米線。

實施例二