[發明專利]一種全無機鈣鈦礦復合TiO2納米線及其制備方法

在審

• 申請號: 201810792360.8
• 申請日: 2018-07-18
• 公開（公告）號: CN109092336A
• 公開（公告）日: 2018-12-28
• 發明（設計）人: 劉世凱;周淑慧;王俊健;高新燦;沈飛向;張鵬;黃龍飛
• 申請（專利權）人: 河南工業大學
• 主分類號: B01J27/138
• 分類號: B01J27/138;C01G23/047
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種全無機鈣鈦礦復合TiO₂納米線及其制備方法，屬于納米復合新材料技術領域。具體制備方法的步驟為：通過水熱法制備鈦酸鹽納米線；對所制備的鈦酸鹽納米線進行離子交換和晶化處理，得到TiO₂納米線；對所制備的TiO₂納米線進行全無機鈣鈦礦的復合，制備得到一種全無機鈣鈦礦復合的TiO₂納米線。該復合材料充分發揮了TiO₂一維納米結構的優勢，明顯拓寬吸收太陽光的波長范圍，有效抑制光生載流子的復合，顯著提高其光（電）催化活性。

技術領域

本發明屬于納米復合新材料技術領域，特別是涉及一種全無機鈣鈦礦復合TiO₂納米線及其制備方法。

背景技術

在眾多的光敏材料中，TiO₂納米材料因其造價低，性質穩定，可重復利用等優點，備受關注。在一維納米材料中，TiO₂納米線因其內部結構不存在晶界等優點，使得電子-空穴對易于分離，從而表現出更好的光催化性能。

制備TiO₂納米線可以利用水熱法，此法操作簡單，對設備沒有嚴格的要求，制備得到的TiO₂納米線形貌均一。但是TiO₂本身的禁帶較寬，這導致TiO₂納米材料光電轉換效率低，因此需要尋找切實可行的方法對TiO₂納米線進行改性處理。

TiO₂納米線常用的改性方法有離子摻雜、貴金屬沉積以及半導體復合等，其中鈣鈦礦半導體材料因其結構較穩定、禁帶較窄、光吸收波長范圍寬且太陽能利用率高等優點，成為半導體復合TiO₂納米線中可利用的半導體材料之一。

發明內容

本發明針對傳統改性方法的缺陷，通過水熱法制備鈦酸鹽納米線，然后對所制備的鈦酸鹽納米線進行離子交換和晶化處理，得到TiO₂納米線，最后再實現全無機鈣鈦礦復合，制備得到一種全無機鈣鈦礦復合的TiO₂納米線。

具體的，本發明提供了一種全無機鈣鈦礦復合TiO₂納米線的制備方法，具體按照以下步驟實施：

S1：通過水熱法制備鈦酸鹽納米線；

S2：對所制備的鈦酸鹽納米線進行離子交換和晶化處理，制備得到TiO₂納米線；

S3：對所制備的TiO₂納米線與全無機鈣鈦礦復合，制備得到一種全無機鈣鈦礦復合的TiO₂納米線。

優選地，S1的具體步驟為：

S11：將鈦白粉加入10mol/L左右的氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液中，攪拌均勻，得到混合溶液；

S12：將混合溶液移入水熱釜中，將水熱釜加入電熱干燥箱中于100~200℃下保溫5~30h，刮出水熱釜底部沉淀，清洗后離心10~20min，充分干燥得到鈦酸鹽納米線。

更優選地，S2的具體步驟為：

將鈦酸鹽納米線加入1mol/L左右的鹽酸溶液中浸泡2~10h，得到水合鈦酸納米線。將制備的鈦酸納米線用去離子水洗滌，離心，重復多次，直至PH值為中性，再用無水乙醇洗滌、離心，重復多次后，將沉淀移入表面皿中，于60~85℃下干燥2~5h，得到粉狀樣品，再將其于350~600℃下熱處理2~3h，得到晶化處理后的TiO₂納米線。

更優選地，S3的具體步驟為：