[发明专利]一种一维有序排列的锐钛型氧化钛纳米片的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种一维有序排列的锐钛型氧化钛纳米片结构的制备方法，属于光电材料技术领域。

背景技术

纳米材料自20世纪80年代首先研制成功以来，便以其独有的物理化学性质受到人们的广泛关注，并被应用于人们生活的各个方面。纳米材料作为联系原子、分子和宏观体系的中间环节，展现出许多新奇的物理、化学性质，成为介观领域研究的重点，对纳米材料的研究使人们认识自然的角度进入一个新的层次，使人们进入过去从未探索过的新领域。

而在众多的纳米材料中，半导体纳米材料纳米氧化钛以其氧化能力强，光照后不发生光腐蚀、化学性质稳定、耐酸碱性能好，对生物无毒，能隙较大，产生光生电子和空穴的电势电位高，有很强的氧化性和还原性，成为世界上应用最为广泛的纳米材料之一。正是纳米二氧化钛优越的物理化学性能和广泛的用途，使人们对于其制备的研究产生巨大兴趣。

氧化钛作为一种宽禁带半导体，具有便宜、易制备、无毒、良好的生物相容性等特点，此外其特殊的表面结构使其易于与染料分子中的羧基、羟基等其它发色团形成酯键而得以化学吸附，这些特点使其在染料敏化光化学与光电化学领域具有非常好的应用前景。当前已经有研究制备了多种氧化钛纳米结构如颗粒、管、线、棒、片等，而控制合成纳米材料有序排列并控制相邻颗粒之间的距离可以改变纳米材料之间的共振耦合等效应，在微电子器件、仿生材料等领域具有广泛的应用前景。在纳米尺度上控制纳米材料的有序排列一直是一个具有挑战性的课题。本发明是基于上述情况提出的一维有序排列的锐钛型氧化钛纳米片结构的制备方法。

发明内容

本发明提出一种一维有序排列的锐钛型氧化钛纳米片结构的制备方法，以克服现有制备方法的不足。

本发明是由如下技术方案实现的:

该水热法制备锐钛矿相氧化钛纳米片的步骤如下：

（1）按照本申请人已发表的文献报道的方法制备一维钛酸盐纳米线（Inorg. Chem. 2009, 48, 9732–9736），样品晶型结构如图1所示；

（2）按一定摩尔比（2～13：1）称取含氟无机物与一维纳米氧化钛，将含氟无机物溶解于去离子水中，然后加入一维钛酸盐纳米线并超声15～60分钟，使体系分散均匀；

（3）将上述溶液转移至高压釜中，在一定温度下（100～180℃）进行水热反应2～48小时，过滤洗涤烘干后即可得到一维有序排列的锐钛型氧化钛纳米片结构。

所述含氟无机物是氢氟酸以及含氟的铵盐、钠盐或锂盐。

本发明制备的氧化钛片状纳米具有产量高、成本低、制备方便、结晶性良好、晶型确定等优点。在光催化、太阳能电池、气敏及锂离子电池等领域具有潜在应用前景。

附图说明

图1是一维钛酸盐纳米线的X射线衍射图谱；

图2是本发明的纳米片的X射线衍射图谱；

图3是本发明的纳米片的透射电镜照片。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作详细描述，其将有助于理解本发明，但并不限制本发明的内容。

实施例1

按氟化铵与一维钛酸盐纳米线的摩尔比2：1称取两种原料，将氟化铵溶于35毫升去离子水中，然后将一维钛酸盐纳米线均匀分散（如超声处理15～60分钟）于其中。在50ml容量高压釜中于100℃下水热反应24小时，由去离子水洗净烘干后即可得到一维有序排列的锐钛型氧化钛纳米片结构。

实施例2

按氟化铵与一维钛酸盐纳米线的摩尔比2：1称取两种原料，将氟化铵溶于35毫升去离子水中，然后将一维钛酸盐纳米线均匀分散（如超声处理15～60分钟）于其中。在50ml高压釜中于180℃下水热反应8小时，由去离子水洗净烘干后即可得到一维有序排列的锐钛型氧化钛纳米片结构。样品结构、形貌分别如图2和图3所示。

实施例3

按氟化铵与一维钛酸盐纳米线的摩尔比6.7：1称取两种原料，将氟化铵溶于35毫升去离子水中，然后将一维钛酸盐纳米线均匀分散（如超声处理15～60分钟）于其中。在50ml高压釜中于180℃下水热反应24小时，由去离子水洗净后即可得到一维有序排列的锐钛型氧化钛纳米片结构。

实施例4

按氟化铵与一维钛酸盐纳米线的摩尔比13：1称取两种原料，将氟化铵溶于35毫升去离子水中，然后将一维钛酸盐纳米线均匀分散（如超声处理15～60分钟）于其中。在50ml高压釜中于180℃下水热反应24小时，由去离子水洗净后即可得到一维有序排列的锐钛型氧化钛纳米片结构。

上述氟化铵还可以是其他含氟无机物，如氢氟酸以及含氟的钠盐或锂盐。

上述一维钛酸盐纳米线的制备方法见本申请人发表的文献：Inorg. Chem. 2009, 48, 9732–9736。