[發(fā)明專利]一種缺陷富集的TiO2

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910961851.5
• 申請日: 2019-10-11
• 公開（公告）號: CN110589885B
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董文鈞;董誠;王戈;高鴻毅;蘇天琪;張立國;常月琪;周冬雪
• 申請（專利權(quán)）人: 北京科技大學(xué)
• 主分類號: C01G23/08
• 分類號: C01G23/08;B82Y40/00
• 代理公司: 北京金智普華知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

本發(fā)明公開了一種缺陷富集的TiO₂納米片一維多級結(jié)構(gòu)的制備方法，屬于納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域。所述方法包括：取二氧化鈦粉末、水、氫氧化鈉/氫氧化鉀置于反應(yīng)釜中；超聲30min后水熱條件下反應(yīng)，得到缺陷富集的鈦酸鹽多級納米片結(jié)構(gòu)；用去離子水將前一步驟得到產(chǎn)物沖洗至溶液PH值等于7，干燥后將該產(chǎn)物放入管式爐中煅燒，得到缺陷富集的TiO₂多級納米片結(jié)構(gòu)。應(yīng)用本發(fā)明的方法能夠廉價(jià)、穩(wěn)定地得到缺陷富集的TiO₂多級納米片結(jié)構(gòu)。本方法條件溫和，重復(fù)性極好，工藝簡單、可控，制得的產(chǎn)物純度高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種缺陷富集的TiO₂納米片一維多級結(jié)構(gòu)的制備方法。

背景技術(shù)

由于納米片材料在催化和能源環(huán)境等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，對納米片材料的制備、應(yīng)用的研究越來越多。此外，使納米片具有高活性一直是研究的熱點(diǎn)，其中，制造缺陷富集的納米片就是一種提高納米片活性的重要方法。然而，由于缺陷富集的納米片具有超高的表面自由能，導(dǎo)致其在制備及使用過程中極易團(tuán)聚，從而嚴(yán)重制約了缺陷富集的納米片材料在實(shí)際應(yīng)用過程中的發(fā)展。因此，如何將缺陷富集的納米片有序的組裝，以滿足人們對其不斷提出的更高的要求，是研究者們努力的方向。

目前，將納米片負(fù)載到碳纖維、金屬片等模板上的方法被廣泛研究，尤其是氧化鈦、氧化鋅、氧化鉬等高活性的功能型納米片組成的材料更是研究的熱點(diǎn)。但是，這些方法都需要在反應(yīng)前后或反應(yīng)過程中引入模板，這使得制備過程更加復(fù)雜、成本更高且引入的模板會影響材料的相關(guān)性能，而由缺陷富集的納米片組裝成的無模板一維多級結(jié)構(gòu)目前還沒有報(bào)道。因此，創(chuàng)造一種制備簡單、成本低廉、且無需引入模板的方法，用以制備由缺陷富集的納米片組裝成的一維多級結(jié)構(gòu)成為一個(gè)急需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問題，本發(fā)明的目的是通過調(diào)節(jié)水熱反應(yīng)過程的溫度、溶液濃度等條件，制備缺陷富集的TiO₂多級納米片結(jié)構(gòu)。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種缺陷富集的TiO₂納米片一維多級結(jié)構(gòu)的制備方法，包括以下步驟：

步驟1：取二氧化鈦粉末、水、氫氧化鈉/氫氧化鉀置于反應(yīng)釜中；

步驟2：超聲30min后水熱條件下反應(yīng)，得到缺陷富集的鈦酸鹽多級納米片結(jié)構(gòu)；

步驟3：用去離子水將步驟2產(chǎn)物沖洗至溶液PH值等于7，干燥后將該產(chǎn)物放入管式爐中煅燒，得到缺陷富集的TiO₂多級納米片結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，步驟1中，二氧化鈦粉末、水、氫氧化鈉/氫氧化鉀的質(zhì)量比為：0.05-0.3:30-80:10-40。

進(jìn)一步的，步驟2中，水熱反應(yīng)的條件是在210-250℃下反應(yīng)1-7天。

進(jìn)一步地，步驟1中，二氧化鈦粉末、水、氫氧化鈉/氫氧化鉀的質(zhì)量比為： 0.1:50:18，水熱反應(yīng)溫度為220℃，反應(yīng)時(shí)間為6天。

進(jìn)一步地，步驟1中，0.1g二氧化鈦粉末、50mL水和18g氫氧化鈉進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)釜為100ml。

進(jìn)一步的，步驟3中，煅燒的條件為在空氣氣氛下300-500℃煅燒1-3h。

進(jìn)一步地，步驟3中，煅燒的條件為在空氣氣氛下350℃煅燒2h。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種缺陷富集的TiO₂納米片一維多級結(jié)構(gòu)，其中，所述缺陷富集的TiO₂納米片一維多級結(jié)構(gòu)采用根據(jù)以上任一方面所述的方法制得。