[發明專利]一種基于纖維襯底的TiO2

有效

• 申請號: 201711436430.8
• 申請日: 2017-12-26
• 公開（公告）號: CN108130711B
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發明（設計）人: 岳建嶺;姜超;胡思閩;黃小忠;唐秀之;余延濤;楊澤歐
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: D06M11/46
• 分類號: D06M11/46;D06M10/00;D06M101/40;D06M101/34;D06M101/24
• 代理公司: 長沙永星專利商標事務所(普通合伙) 43001
• 代理人: 周詠

本發明公開了一種基于纖維襯底的TiO₂納米陣列及其制備方法，包括以下步驟：1)纖維預處理：將纖維進行熱處理后，置于酒精中超聲清洗并干燥，得到處理后的纖維；2)反應溶液的制備：向反應釜中加入蒸餾水，接著加入pH調節劑，并混合均勻，得到混合溶液，然后向混合溶液中加入鈦源，并混合均勻后，得到反應溶液；3)將步驟1)中處理后的纖維加入到步驟2)中的反應溶液中進行水熱反應，反應完成后，即得生長了TiO₂納米陣列的纖維。本發明以纖維作為基體材料，通過水熱法，在纖維上生長的TiO₂納米陣列，所制備的TiO₂納米陣列柔韌性好，可編制性強，可應用于憶阻器、光催化劑、太陽能電池、氣敏傳感材料、催化劑載體和超級電容器等領域。

技術領域

本發明屬于TiO₂納米材料制備技術領域，具體涉及一種基于纖維襯底的 TiO₂納米陣列及其制備方法。

背景技術

TiO₂因禁帶能級較寬，具有強大的氧化能力，而且由于其化學性質穩定、無毒、自然界儲存豐富等特點，成為最常用光電化學材料，在光催化、染料敏化太陽能電池、貴金屬催化劑載體和生物組織工程氫等領域具有廣泛的應用前景。

TiO₂納米陣列與TiO₂顆粒和薄膜相比，具有更好光電化學性能和光電轉化效率，受到光電化學研究領域的廣泛關注。TiO₂的高度有序的納米陣列結構，能夠暴露大量有利于電荷分離的優勢晶面，增強光散射，增加光產生載流子數量；載流子能夠在納米線的軸向距離進行較長距離的快速遷移，使光生電子迅速導出，減小了光生電子空穴對的復合幾率，所以其具有優異的光生電荷分離與輸運特性，高效的電荷收集能力。

目前，TiO₂納米陣列多以金屬片、玻璃片、硅片等片狀材料為基底，如專利CN104475073A以FTO導電玻璃為基底，用水熱法生長TiO₂納米線陣列；又如專利CN102146564A用水熱法，在銅、鈦、鈦合金等片材上生長TiO₂納米陣列。但是這些片狀材料柔韌性和可編制性差，因而其可塑形性差，不能按照物件的形狀的需求，改變其形狀，因而限制了二氧化鈦陣列的應用領域范圍。

發明內容

本發明的目的是提供一種柔韌性好，可編制性強的基于纖維襯底的TiO₂納米陣列及其制備方法。

本發明提供的這種基于纖維襯底的TiO₂納米陣列的制備方法，包括以下步驟：

1)纖維預處理：將纖維進行熱處理后，置于酒精中超聲清洗并干燥，得到處理后的纖維；

2)反應溶液的制備：向反應釜中加入蒸餾水，接著加入pH 調節劑，并混合均勻，得到混合溶液，然后向混合溶液中加入鈦源，并混合均勻后，得到反應溶液；

3)將步驟1)中處理后的纖維加入到步驟2)中的反應溶液中進行水熱反應，反應完成后，即得生長了TiO₂納米陣列的纖維。

所述步驟1)中，所述的纖維為有機纖維或無機纖維。

所述的有機纖維為聚酰胺纖維、聚乙烯醇纖維、聚丙烯腈纖維中的一種；所述無機纖維為玻璃纖維、金屬纖維、碳纖維、碳化硅纖維中的一種。

所述步驟1)中，纖維的熱處理工藝為：將纖維置于管式爐，在空氣氣氛或惰性氣氛下，進行煅燒，去除纖維表面的膠質；煅燒溫度為100～600℃，煅燒時間為0.5～5h。

所述步驟2)中，pH 調節劑為氟硼酸、鹽酸、硝酸、硫酸、氫氟酸、醋酸中的一種；H離子濃度范圍為10^-7～7mol/L；鈦源為海綿鈦、鈦酸丁酯、鈦酸異丙醇酯、四氯化鈦、硫酸鈦、硫酸氧鈦中的一種或多種；鈦元素的濃度為 0.01～5mol/L。