[發明專利]一種二氧化鈦/氧化鎳雙殼空心球的制備方法

有效

• 申請號: 201711092880.X
• 申請日: 2017-11-08
• 公開（公告）號: CN107803170B
• 公開（公告）日: 2019-08-27
• 發明（設計）人: 周國偉;王海青;高婷婷;苑再武
• 申請（專利權）人: 齊魯工業大學
• 主分類號: B01J13/02
• 分類號: B01J13/02;B01J13/12;B01J23/755;B01J35/10;B01J35/08
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 董潔

本發明公開了一種二氧化鈦/氧化鎳雙殼空心球的制備方法，包括：（1）將正硅酸四丁酯、氨水和無水乙醇混合，經加熱后，產物進行分離、洗滌，干燥，研磨后，得到球形二氧化硅；（2）將球形二氧化硅、無水乙醇、乙腈和氨水混合，加入鈦酸四正丁酯，產物進行分離、洗滌，干燥，研磨后，煅燒，得到球形二氧化硅/二氧化鈦；（3）將球形二氧化硅/二氧化鈦進行刻蝕，產物進行離心、洗滌，干燥，研磨后，得到二氧化鈦空心球；（4）將二氧化鈦空心球與六水合硝酸鎳溶液混合，進行水熱反應，反應后的產物進行抽濾，洗滌，干燥，研磨后，煅燒，得到二氧化鈦/氧化鎳雙殼空心球；本發明制得的二氧化鈦/氧化鎳雙殼空心球，帶有明顯的殼層。

技術領域

本發明屬于納米材料合成技術領域，具體涉及一種二氧化鈦/氧化鎳雙殼空心球的制備方法。

背景技術

二氧化鈦作為一種很有前途的金屬氧化物半導體材料，在許多領域已被廣泛關注。然而，純二氧化鈦因其禁帶較寬，光生電子-空穴對的快速復合和電子遷移率低，這些問題嚴重阻礙了二氧化鈦納米材料的應用。為了解決上述問題，科學研究者提出了一種構建納米異質結構復合材料的設想，尤其p-n異質結納米復合材料的構建。在異質結納米復合材料的界面處，形成內建電場，促進了體系的光生載流子的分離，擴展其光譜響應的范圍，以及提高電子遷移率。

氧化鎳作為一種重要的過渡金屬氧化物，也是一種p型半導體材料，具有獨特的催化、電和磁性能以及空穴傳輸性，由于其獨特的物理和化學性質，在電子材料，磁性材料，催化材料，傳感材料，光電材料，能源存儲等領域被廣泛應用。其與n型二氧化鈦半導體材料復合時，可以構建p-n異質結構復合材料。當p-n異質結形成后，通過內建電場促使光生電子和空穴分別轉移到n型半導體的導帶上和p型半導體的價帶上，促進了光生電子和空穴對的分離，從而提高了電子遷移率。因此二氧化鈦/氧化鎳的制備研究受到了人們廣泛地關注。

近年來，不同形貌的二氧化鈦/氧化鎳被相繼報道，比如納米球、納米棒和納米帶等，但關于二氧化鈦/氧化鎳雙殼空心球的報道極為少見。與其他形貌相比，二氧化鈦/氧化鎳雙殼空心球具有更高的比表面積，電子遷移率更快，因此在光催化、鋰離子電池、染料敏化太陽能電池和傳感器等領域中極具應用潛力。Cai等以氟摻雜的氧化錫(FTO)玻璃作為基板和鈦酸四丁酯為鈦源，通過水熱法制得了均勻地TiO₂納米棒陣列。然后再以硫酸鎳為鎳源，將二氧化鈦納米棒陣列作為基板，利用沉積法，將氧化鎳沉積在二氧化鈦納米棒陣列上，得到二氧化鈦/氧化鎳復合材料(Cai G F,Tu J P,Zhou D,et al.The Journal ofPhysical Chemistry C,2014,118(13):6690)。Zheng等首先將鈦箔作為鈦源，通過陽極氧化法制備了TiO₂納米管，隨后以六水合硝酸鎳為鎳源、已制備的TiO₂納米管作為基底，將NiO包覆在TiO₂上(Zheng L X,Teng F,Zhang Z M.Journal of Materials Chemistry C,2016,4(42):10032)。但是文章中制備的氧化鎳不能很好的附著在二氧化鈦上。

王等人以二氧化硅粒子為模板，通過sol-gel法包裹TiO₂，然后進一步引入氧化鎳，最終通過高溫煅燒及去除二氧化硅等后處理過程得到二氧化鈦/氧化鎳空心結構復合材料。但是通過該方法，不方便控制二氧化鈦與氧化鎳的比例，并且得到的空心球破損和坍塌嚴重，無法滿足實際應用。

申請公布號為CN 105060352A(申請號CN201510434744.9)的中國專利文獻公開了一種氧化鎳納米片/二氧化鈦納米棒異質結材料的方法，該方法首先以P25為鈦源合成二氧化鈦納米棒，然后用硫酸將二氧化鈦納米棒酸化，接著將其作為基底，以六水合硝酸鎳為鎳源合成了氧化鎳納米片/二氧化鈦納米棒異質結材料，實驗過程中需用到硫酸酸化二氧化鈦納米棒。

發明內容