[發(fā)明專利]一種碳包覆TiO2

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711113272.2
• 申請日: 2017-11-13
• 公開（公告）號: CN107959009B
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發(fā)明（設計）人: 嚴微微
• 申請（專利權(quán)）人: 中國計量大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/48;H01M4/62;H01M10/0525;H01M10/052;H01G11/24;H01G11/30;H01G11/46;H01G11/36;H01G11/86;B82Y40/00
• 代理公司: 杭州奧創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33272
• 代理人: 王佳健

本發(fā)明公開了一種碳包覆TiO₂納米管材料的制備方法，屬于納米復合材料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明是以高錳酸鉀和氟化銨為原材料，采用水熱法先制備MnO₂納米線模板材料，再通過鈦酸異丙酯水解法在MnO₂納米線表面包覆納米TiO₂，通過多巴胺聚合碳化法再進一步包覆碳，最后通過硫代硫酸鈉在酸性環(huán)境下與MnO₂的化學反應去除MnO₂模板，獲得碳包覆TiO₂納米管材料。本發(fā)明所提供的一種碳包覆TiO₂納米管材料的模板制備法，合成工藝簡單，反應條件溫和，成本較低，納米管結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可調(diào)，適合大規(guī)模合成。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及納米復合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種碳包覆TiO₂納米管材料的制備方法。

背景技術(shù)

納米TiO₂是一種重要的無機功能材料，具有無毒、氣敏、濕敏、介電效應、光電轉(zhuǎn)換、光致變色及催化活性高、氧化能力強、穩(wěn)定性好等優(yōu)點，廣泛用于各種功能場合，如氣敏和濕敏元件、光解水制氫、光催化降解有機污染物、染料敏化太陽能電池、生物傳感器。在新能源材料領(lǐng)域，納米TiO₂同樣具有重要的應用價值，可用于鋰硫電池、鋰離子電池和超級電容器。在鋰硫電池領(lǐng)域，TiO₂作為捕捉多硫化鋰的材料可顯著提高硫正極的循環(huán)穩(wěn)定性，在鋰離子電池和超級電容器，TiO₂可以直接作為活性材料參與電化學儲能反應。

與其他納米結(jié)構(gòu)相比，TiO₂納米管具有更大的比表面積，這對于TiO₂的功能應用具有重要意義，例如在氣敏和濕敏器件領(lǐng)域納米管結(jié)構(gòu)能提高TiO₂對檢測物的響應能力，在光催化降解有機污染物領(lǐng)域納米管結(jié)構(gòu)可顯著加強TiO₂的降解能力，作為鋰離子電池和超級電容器電極材料納米管結(jié)構(gòu)可有效提高TiO₂的電化學活性和充放電性能。

TiO₂納米管的制備方法主要有3種，即陽極氧化法、水熱合成法、模板合成法。陽極氧化法是采用電化學法，以高純Ti片作為工作陽極，在含氟電解質(zhì)溶液內(nèi)經(jīng)陽極氧化得到TiO₂納米管陣列。如公開號為CN104894627A的中國專利文獻公開了一種負載二硫化鉬的二氧化鈦納米管及其合成方法，其中TiO₂納米管是采用陽極氧化法制備的。陽極氧化法主要用于制備TiO₂納米管陣列材料，不適合制備TiO₂納米管粉體材料。并且陽極氧化法需高純Ti片，成本較高，不適合大規(guī)模制備。水熱法是利用水作為反應介質(zhì)，通常是將納米TiO₂（如P25型）與高濃度NaOH溶液（10 mol L^-1）混合均勻進行水熱反應，再經(jīng)過酸洗和高溫煅燒得到TiO₂納米管。如公開號為CN105271388A的中國專利文獻公開了一種高比表面積超長TiO₂納米管的制備方法，就是采用納米TiO₂濃堿水熱法制備的。水熱合成法可以合成TiO₂納米管材料，但納米管內(nèi)管徑過于細小，管內(nèi)壁利用效率極低，且需使用高濃度的堿溶液，需多步處理才能得到TiO₂納米管，工序較復雜。