[發明專利]金紅石型二氧化鈦納米晶、其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201810089500.5
• 申請日: 2018-01-30
• 公開（公告）號: CN109553128B
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: 藺洪振;廖文明;張躍鋼;李宛飛;劉美男;肖清波;李付錦
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所
• 主分類號: C01G23/047
• 分類號: C01G23/047
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王茹;王鋒

1.一種金紅石型二氧化鈦納米晶的制備方法，其特征在于包括：

將鋅離子化合物溶于溶劑中，形成濃度為0.01wt%~50wt%的鋅離子溶液，所述溶劑選自有機醇；

將溶膠-凝膠法合成無定型二氧化鈦包覆二氧化硅復合材料均勻分散于分散劑中，形成濃度為0.05mg/mL~60mg/mL的無定型二氧化鈦的分散液，所述分散劑選自有機醇；

按摩爾劑量比將鋅離子溶液與無定型二氧化鈦的分散液均勻混合，并于40℃~80℃攪拌6h~120h，形成混合液，之后進行溶劑熱反應，使鋅離子摻雜至無定型二氧化鈦的納米晶體中，形成三鈦酸鋅氧化物納米晶體，之后采用水熱法或超聲分散的方式將碳材料包覆于所述三鈦酸鋅氧化物納米晶體表面，并在氣流流量為1mL/min~500 mL/min的空氣氣氛或保護性氣氛下，于750℃~1000℃煅燒進行碳熱還原反應，將鋅離子碳熱還原變成鋅蒸氣，直接獲得金紅石型二氧化鈦納米晶；或者形成金紅石型二氧化鈦/Zn-Ti-O復合物，隨即采用稀酸溶解復合物中的Zn-Ti-O晶體，獲得純相的金紅石型二氧化鈦納米晶，其中，所述溶劑熱反應的溫度為80℃~160℃，時間為6h~120h；

其中，所述碳材料選自葡萄糖水解的產物、石墨烯或碳納米管；

當所述碳材料選自葡萄糖水解的產物時采用的包覆工藝包括：將葡萄糖水解的產物通過水熱處理包覆于所述三鈦酸鋅氧化物納米晶體表面，其中，所述水熱處理的溫度為120℃~200℃，時間為3h~20h，所述三鈦酸鋅氧化物納米晶體與葡萄糖的質量比為100：200~2000；

當所述碳材料選自石墨烯或碳納米管時采用的包覆工藝包括：將石墨烯或碳納米管通過超聲分散的方式包覆于所述三鈦酸鋅氧化物納米晶體表面，其中，所述三鈦酸鋅氧化物納米晶體與石墨烯或碳納米管的質量比小于100：50。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述鋅離子溶液中鋅元素與二氧化鈦中鈦元素的摩爾質量比與所述三鈦酸鋅氧化物納米晶體中的金屬元素比例一致。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述有機醇選自乙醇、乙二醇、異丙醇、丙醇中的任意一種或兩種以上的組合。

4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于包括：以二氧化硅作為模板超聲攪拌分散于乙醇水混合液中，并通過水解將含鈦有機化合物水解至模板表面形成無定型二氧化鈦。

5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述鋅離子化合物選自氯化鋅、硝酸鋅和醋酸鋅中的任意一種或兩種以上的組合。