[發明專利]一種銳鈦礦型TiO2納米管的溶劑熱制備方法

有效

• 申請號: 201410688295.6
• 申請日: 2014-11-26
• 公開（公告）號: CN104386743A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 楊偉光;胡雅靜;唐穎;王亞麗;朱琳彥;王晨;黃璐;史偉民
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: C01G23/053
• 分類號: C01G23/053
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 顧勇華

技術領域

屬于納米材料領域，涉及一種銳鈦礦型TiO₂納米管的溶劑熱制備方法。

背景技術

染料敏化太陽能電池(DSSC)?與晶體半導體太陽電池相比，因其具有成本低廉、環境友好、制作工藝簡單等優點，而受到了研究者的廣泛關注。TiO₂作為染料敏化太陽能電池光陽極的理想材料，其微觀形貌對電池的光電轉換效率有著重要的影響作用。TiO₂納米管具有較大的比表面積和高速的電子傳輸通道，將其作為染料敏化太陽能電池的光陽極有利于提高電池的光電轉換效率。

目前，文獻已報道的TiO₂納米管的制備方法主要有陽極氧化法，水熱法和模板法。陽極氧化法是采用電化學方法，以高純度的Ti片作為工作陽極，在含氟電解質溶液經過陽極氧化后得到TiO₂納米管。例如，萬斌等以純Ti片為陽極，Pt片為對電極，?電解液采用0.5wt?%?HF和1?mol/L?(NH₄)H₂PO₃溶液，在20V陽極氧化15?h后，在500?℃的空氣氣氛下退火1?h得到銳鈦礦結構為主的TiO₂納米管薄膜。（萬斌,等，陽極氧化制備TiO₂?納米管及其光催化性能，化學學報，2008，,6(11):1301-1306）。水熱法是利用水作為反應介質，通常是將TiO₂（P25型）與高濃度的NaOH溶液（10?mol/L）混合均勻進行水熱反應，再經過酸洗和高溫煅燒得到TiO₂納米管。例如，Yu等將0.5?g的TiO₂納米顆粒加入到18?mL?10?mol×L^-1的NaOH溶液中，磁力攪拌30?min后將其轉入25?mL的水熱釜中進行水熱反應，在110?℃反應20?h，反應得到的白色沉淀用0.1?mol/L的HCl洗滌數次以去除Na⁺，最后使用去離子水將沉淀洗滌數次后在空氣中70?℃干燥。（Y.?Yu,?P.?Zhang,?L.?Guo,?et?al,?The?Design?of?TiO_2?Nanostructures?(Nanoparticle,?Nanotube,?and?Nanosheet)?and?Their?Photocatalytic?Activity[J],?J.?Phys.?Chem.?C,?2014,?118:?12727-12733）。模板法是使用陽極氧化鋁（AAO）等作為模板，再通過溶膠-凝膠、液相或者氣相沉積等方法得到TiO₂納米管。例如，王金淑等將制得的AAO模板浸漬在濃度為0.1?mol×L^-1的1?L?(NH₄)₂TiF₆溶液中，在40℃下恒溫沉積10?min后將AAO模板置于空氣中干燥30?min，最后在400℃下熱處理4?h得到TiO₂納米管。（崔云濤，王金淑，李洪義，等，AAO模板對液相沉積TiO2納米陣列結構的影響，無機化學學報，2009,?25(7):?1274-1278）。

綜上所述，目前所使用的方法都存在各自的不足之處，例如，陽極氧化法需要高純度Ti片成本較高，并且該方法不易于大面積制備；水熱法則需要使用高濃度的堿溶液，且需要多步處理才能得到TiO₂納米管；模板法在去除模板的過程中容易使TiO₂納米管被污染，且去除的過程會導致納米管結構的坍塌。因此，成本低廉，合成過程簡單，不需要使用高濃度強堿溶液的方法還有待于進一步開發。本發明所使用的溶劑熱法制備銳鈦礦型TiO₂納米管還未見報道，并且與陽極氧化法、水熱法和模板法相比，合成步驟簡單，成本較低，不需使用強堿溶液，易于大規模合成，具有實用價值。

發明內容

本發明的目的是提供一種銳鈦礦型TiO₂納米管的溶劑熱制備方法，本方法合成步驟簡單，成本較低，不使用強堿溶液，適合大規模合成。

為達到上述目的，本發明所提出的制備方法具體實施方案如下所述：

a.???????量取10-50ml冰乙酸加入燒杯中后，再稱量1-5g?F127（嵌段共聚物，聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯）倒入冰乙酸中，攪拌至澄清；

b.???稱取50-150?mgTiF₄于步驟A中的燒杯中，繼續攪拌至澄清；