[發明專利]一種多孔二氧化鈦單晶材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201810864447.1
• 申請日: 2018-08-01
• 公開（公告）號: CN110791808B
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 謝奎;林國明;程方圓
• 申請（專利權）人: 中國科學院福建物質結構研究所
• 主分類號: C30B29/16
• 分類號: C30B29/16;C30B29/64;C30B1/10
• 代理公司: 北京元周律知識產權代理有限公司 11540
• 代理人: 楊曉云

1.一種多孔二氧化鈦單晶材料，其特征在于，所述多孔二氧化鈦單晶材料中含有20 nm~1000 nm的孔；

所述多孔二氧化鈦單晶中的孔為連通多孔；

所述多孔二氧化鈦單晶材料為多孔二氧化鈦單晶薄膜和/或多孔二氧化鈦單晶晶體；

所述多孔二氧化鈦單晶晶體的尺寸為0.1 cm~30 cm；

所述的多孔二氧化鈦單晶材料的制備方法，至少包括：

將鈦源在不同組分的原料氣中，高溫反應，得到所述多孔二氧化鈦單晶材料；

所述鈦源包括鈦鹽單晶中的至少一種；

所述鈦鹽單晶的尺度范圍為0.1cm~30cm；

所述原料氣包括氧氣和氮氣、氬氣、氫氣中的至少一種；

氧氣的流量記為a，氮氣的流量記為b，氬氣的流量記為c，氫氣的流量記為d，滿足：

0 SLM≤a≤100 SLM；

0 SLM≤b≤100 SLM；

0.05 SLM≤c≤100 SLM；

0 SLM≤d≤100 SLM；

其中，所述氫氣和氧氣不同時存在；

所述高溫反應的條件為：

反應溫度為1073 K~1323 K；

反應壓力為0.05 Torr~750 Torr。

2.根據權利要求1所述的多孔二氧化鈦單晶材料，其特征在于，所述多孔二氧化鈦單晶的表面為多孔二氧化鈦單晶的(100)面、(110)面、(101)面、(001)面中的至少一面。

3.根據權利要求1所述的多孔二氧化鈦單晶材料，其特征在于，所述多孔二氧化鈦單晶薄膜的表面為多孔二氧化鈦單晶的(100)面、(110)面、(101)面、(001)面中的至少一面；

所述多孔二氧化鈦單晶晶體的最大表面為多孔二氧化鈦單晶的(100)面、(110)面、(101)面、(001)面中的至少一面。

4.根據權利要求1所述的多孔二氧化鈦單晶材料，其特征在于，

所述多孔二氧化鈦單晶薄膜的厚度為10 nm~100μm。

5.根據權利要求1所述的多孔二氧化鈦單晶材料，其特征在于，所述多孔二氧化鈦單晶晶體的尺寸為0.5 cm~5 cm；

所述多孔二氧化鈦單晶薄膜的厚度為10 nm~50μm。

6.根據權利要求1所述的多孔二氧化鈦單晶材料，其特征在于，所述鈦源選自磷酸鈦氧鉀單晶和鈦酸鋅單晶中的一種；

所述磷酸鈦氧鉀單晶與所述原料氣接觸的面為磷酸鈦氧鉀單晶的（100）面、（001）面、（110）面、（111）面中的至少一面；所述鈦酸鋅單晶與所述原料氣接觸的面為鈦酸鋅晶體的（100）面、（110）面、（111）面中的至少一面。

7.根據權利要求1所述的多孔二氧化鈦單晶材料，其特征在于，所述高溫反應的條件為：

升溫速率為10~20℃/min；

反應時間為1 min~500h。

8.根據權利要求1所述的多孔二氧化鈦單晶材料，其特征在于，反應溫度為1123 K~1223 K；

所述反應時間為1 min~200 h。

9.根據權利要求1所述的多孔二氧化鈦單晶材料，其特征在于，所述方法包括：將磷酸鈦氧鉀單晶或者鈦酸鋅單晶在含不同組分的氣氛中反應，在磷酸鈦氧鉀單晶或者鈦酸鋅單晶表面進行熱分解結晶并生長，得到所述多孔二氧化鈦單晶材料。