[發明專利]一種一維鈦酸鉛/硫化鎘復合納米結構的制備方法

無效

• 申請號: 201410511404.7
• 申請日: 2014-09-29
• 公開（公告）號: CN104261464A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 韓高榮;姜姍;任召輝;徐剛;肖珍;劉振亞;翁文劍;杜丕一;沈鴿;趙高凌
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C01G23/00
• 分類號: C01G23/00;C01G11/02;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 韓介梅

技術領域

本發明涉及一種一維鈦酸鉛/硫化鎘復合納米結構的制備方法，屬于無機非金屬材料領域。

背景技術

鈦酸鉛是一種典型的鈣鈦礦型鐵電氧化物，由于結構簡單，壓電性和鐵電性強，自從50年代發現以來，鈦酸鉛一直是鐵電和壓電領域研究的原型材料，對于人們認識鈣鈦礦氧化物壓電和鐵電性的電子起源有著十分重要的意義。此外，它作為熱釋電材料也具有很大的應用潛力，是很有前途的鐵電、壓電和熱釋電材料。浙江大學首次使用高分子輔助水熱法制得一維柱狀結構的鈦酸鉛單晶納米纖維（Zhaohui?Ren,?Gang?Xu,?Yong?Liu,?Xiao?Wei,?Yihan?Zhu,?Xiaobin?Zhang,?Guanglie?Lv,?Youwen?Wang,?Yuewu?Zeng,?Piyi?Du,?Wenjian?Weng,?Ge?Shen,?J.?Z.?Jiang?and?Gaorong?Han，PbTiO₃?Nanofibers?with?Edge-Shared?TiO₆?Octahedra，2010，132(16),?5572-5573.）。這種結構的鈦酸鉛晶體，其鈦氧八面體是通過共邊連接形成一維柱狀結構。這種一維柱狀結構鈦酸鉛經過一定條件退火處理后，能夠相變成四方相（P4mm）鈦酸鉛，同時保持一維納米纖維的形貌。四方相鈦酸鉛單晶納米線的禁帶寬度約為2.8eV，在光照條件下可以降解有機污染物，是一種具有潛在應用價值的可見光催化劑。目前，針對這種材料與其他半導體硫化物的復合型可見光催化劑材料的研究，仍處于探索階段，國內外均未見相關報道。

發明內容

本發明的目的在于提供一種工藝簡單、過程易于控制的一維鈦酸鉛/硫化鎘復合納米結構的制備方法。

本發明的一維鈦酸鉛/硫化鎘復合納米結構的制備方法，采用的是濕化學反應法，包括以下步驟：

1）將鈦酸四丁酯溶于乙二醇甲醚，調節Ti⁴⁺濃度為0.25-1mol/L，滴入質量濃度為30%的氨水至鈦離子完全沉淀，過濾，獲得鈦的羥基氧化物；

2）將濃度為0.5-5mol/L的氫氧化鉀水溶液、濃度為2g/L的聚乙烯醇水溶液和濃度為0.25-1mol/L的硝酸鉛水溶液按體積比1:1:1混合，并按Pb和Ti摩爾比1:1加入步驟1）得到的鈦的羥基氧化物，一起置于反應釜內膽中，用去離子水調節其體積至反應釜內膽容積的80%，攪拌至少30min，置于反應釜中，密閉，在180-200℃下反應8-12小時，待自然冷卻至室溫，取出反應產物，過濾、清洗并烘干，得到一維柱狀鈦酸鉛單晶納米纖維；

3）將步驟2）的一維柱狀鈦酸鉛單晶納米纖維在500-650℃保溫至少0.5h，冷卻至室溫后取出，得到一維四方相鈦酸鉛單晶納米纖維；

4）將濃度為0.001-0.005mol/L的氯化鎘水溶液及濃度為0.001mol/L-0.005mol/L的硫脲水溶液按體積比1:1混合，再按0.01-0.03g/ml加入步驟3）得到的一維四方相鈦酸鉛單晶納米纖維，一起放入反應釜內膽中，用去離子水調節其體積至反應釜內膽容積的60%，攪拌至少30min，置于反應釜中，密閉，在160-180℃下反應8-12小時，待自然冷卻至室溫，取出反應產物，過濾、清洗并烘干，得到一維鈦酸鉛/硫化鎘復合納米材料。

本發明中所采用的硝酸鉛、鈦酸四丁酯、氫氧化鉀、聚乙烯醇、氯化鎘和硫脲的純度均不低于化學純。

所述的反應釜為聚四氟乙烯內膽、不銹鋼套件密閉的反應釜。

本發明的有益效果在于，本發明的方法工藝簡單，過程易于控制且無污染、成本低；此外，本發明方法制得的一維鈦酸鉛/硫化鎘復合納米結構，純度高，分散性好，可為鈣鈦礦氧化物與半導體硫化物的復合材料的應用提供發展基礎。

附圖說明

圖1是一維鈦酸鉛/硫化鎘復合納米結構的掃描電鏡圖片。

圖2是一維鈦酸鉛/硫化鎘復合納米結構的XRD圖譜。

圖3是一維鈦酸鉛/硫化鎘復合納米結構的透射電鏡圖片。

具體實施方式

以下結合實施例對本發明方法作進一步詳細說明。

實施例1

1）將鈦酸四丁酯溶于乙二醇甲醚，調節溶液中的Ti⁴⁺濃度為0.25mol/L，滴入質量濃度30%氨水作為沉淀劑沉淀鈦離子，直至鈦離子完全沉淀，過濾，獲得鈦的羥基氧化物；