[發明專利]單分散類十面體銳鈦礦型二氧化鈦粉體的一步制備方法

無效

• 申請號: 201310678036.0
• 申請日: 2013-12-13
• 公開（公告）號: CN103708544A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發明（設計）人: 李家俊;劉斌;趙乃勤;師春生;何春年;劉恩佐
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C01G23/053
• 分類號: C01G23/053;B01J21/06
• 代理公司: 天津市杰盈專利代理有限公司 12207
• 代理人: 王小靜

技術領域

?本發明涉及一種使用水熱反應的方法，以氧化石墨烯為分散劑制備單分散類十面體銳鈦礦型二氧化鈦納米復合粉體的制備方法，屬于二氧化鈦材料的制備技術。

背景技術

二氧化鈦是一種常見的半導體材料，由于其具有化學穩定性高、成本低、無生物毒性等特點，被廣泛應用于光催化領域。但是，其較寬的半導體帶隙（約3.2eV）限制了其在光催化領域的應用。

如今，合成二氧化鈦納米粉體的方法有很多，基本集中在水熱法、溶劑熱法、陽極氧化法等。其中，水熱法由于操作簡單，制備溫度低，能耗低，在最近得到了廣泛而深入的研究。為了進一步提高二氧化鈦材料的光催化性能，研究者們通常以摻雜金屬和非金屬離子、負載鉑等貴金屬助催化劑、復合石墨烯或碳納米管等碳材料、通過控制氧化鈦形貌暴露高能晶面等方法來對氧化鈦材料進行改性。喬世璋等人報道了利用TiF₄為鈦源，HF為形貌控制劑的方法合成了暴露｛001｝高能晶面的二氧化鈦材料，開啟了二氧化鈦晶面控制的時代。王等人報道了石墨烯負載二氧化鈦納米片材料，暴露｛001｝晶面，得到了很好的光催化性能。但是，以上研究者所制備的材料都沒有很好地達到單分散的效果。

二氧化鈦納米片如果達到單分散的效果，其光催化性能會有很大的提高，這是由于氧化鈦尺寸的減小，可以有效減小光生電子的遷移距離，從而降低了電子和空穴的復合率，提高光催化活性。

這項研究主要集中在利用水熱反應的方法，以TiCl₄為鈦源，HF為形貌控制劑，LiNO₃等硝酸鹽為純化劑，一步法制備單分散銳鈦礦型二氧化鈦納米粉體，產量高、雜質少，并且成本低，利于工業化批量生產。

發明內容

本發明的目的在于提供一種單分散類十面體銳鈦礦型二氧化鈦粉體的一步制備方法，該方法過程簡單，產物可控，具有良好的光催化性能。

本發明是通過下述技術方案加以實現的，一種單分散類十面體銳鈦礦型二氧化鈦粉體的一步制備方法，其特征在于包括以下過程：

(1).將氧化石墨（GO）溶于去離子水中，配制成濃度為0.003-0.02g/ml的溶液，在450W的功率下水浴超聲剝離2h，得到A溶液；

(2).向步驟(1)制得的每毫升A溶液中滴加質量為0.007g-0.03g的硝酸鐵或硝酸鋰、滴加0.0067mL-0.067mL的稀鹽酸、滴加0.133mL-0.267mL的TiCl₄和0.2mL-0.33mL的HF，磁力攪拌1h，轉移到50mL?的水熱反應釜中，在溫度為160-220℃下反應4-24h,將得到的產物用去離子水洗凈并冷凍干燥，即制得單分散類十面體銳鈦礦型二氧化鈦納米粉體。

本發明的優點在于，采用一步水熱法，利用硝酸鹽（硝酸鐵或硝酸鋰）為純化劑，氧化石墨烯為分散劑，制備單分散的銳鈦礦型二氧化鈦納米片粉體，雜質少且去除容易，方法簡單，在光催化藥領域有廣泛的應用前景，并且便于低成本工業化批量生產。

附圖說明

圖1為本發明實施例1制備的單分散的銳鈦礦型二氧化鈦納米片粉體的SEM照片。

圖2為本發明實施例1制備的單分散的銳鈦礦型二氧化鈦納米片粉體的HRTEM照片。

圖3為本發明實施例1制備的碳包覆銳鈦礦型納米二氧化鈦復合粉體的XRD圖譜。

具體實施方式

實例1.?

將0.1g的氧化石墨（GO）溶于15mL去離子水中，在450W的功率下水浴超聲剝離2h。將0.3g的硝酸鐵、0.5mL的稀鹽酸、4mL的TiCl₄和4.5mL的HF緩慢滴加到氧化石墨烯的水溶液中，并且添加去離子水，使總體積為30mL，磁力攪拌1h。再將所得的溶液轉移到50mL?的水熱反應釜中，在一定溫度200℃下反應8h，然后將所得產物用去離子水洗滌數遍，再進行冷凍干燥，即可得到單分散銳鈦礦型二氧化鈦納米粉體。

實例2.?

將0.1g的氧化石墨（GO）溶于15mL去離子水中，在450W的功率下水浴超聲剝離2h。將0.3g的硝酸鐵、0.5mL的稀鹽酸、2mL的TiCl₄和3mL的HF緩慢滴加到氧化石墨烯的水溶液中，并且添加去離子水，使總體積為30mL，磁力攪拌1h。再將所得的溶液轉移到50mL?的水熱反應釜中，在一定溫度180℃下反應8h，然后將所得產物用去離子水洗滌數遍，再進行冷凍干燥，即可得到單分散銳鈦礦型二氧化鈦納米粉體。

實例3.?