[发明专利]二氧化钛纳米粉末及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米粉末的制造方法，特别涉及一种正八面体形二氧化钛纳米粉末的制造方法。

背景技术

近年来全球纳米科技的发展方兴未艾，不少纳米材料的成功开发着实改善了人们的生活，也开创了无限商机。由于二氧化钛(TiO₂)的半导体能阶具有宽能带，因此被广泛地用来做为多功能光触媒。虽然氧化锌的半导体能阶也具有宽能带，也可能做为多功能触媒材料，但其化学稳定性较差(例如，不耐酸性溶液)。因此，大部分纳米光触媒材料还是以二氧化钛为主，其为目前最广泛使用的纳米材料。

二氧化钛纳米粉末的制造方法甚多，主要可分为物理法及化学法。物理法是最早的制造方法，其利用如气相冷凝法、高能球磨法等物理方式来获得纳米粉末。气相冷凝法的原理是利用各种方式使物质蒸发或挥发成气相，并利用特殊技术冷凝(如液氮)成核，以得到纳米粉末。以这种方法制造的粉末纯度高、颗粒大小分布均匀、尺寸可控制，适合生产高熔点纳米金属粒子或纳米颗粒薄膜。高能球磨法是利用球磨机转动和振动时的巨大能量，将原料粉碎为纳米级颗粒。其优点为操作简单、易实现连续生产，缺点则是颗粒大小不均匀，并且容易引入杂质。化学法是另一种制造纳米粉末的方法，在其过程中牵涉到一些化学反应。用于制造纳米粉末的化学法主要有沉淀法、水解法、溶胶凝胶法、水热法、喷雾法、氧化还原法、激光合成法及电化学制造法等。以上只是大致的分类，在二氧化钛纳米粉末的制造过程中，也可能将上述方法搭配使用。例如，沉淀法和喷雾法常牵涉到水解反应及氧化还原反应，水热法也常结合溶胶凝胶法以制造不同形貌的纳米粉末，例如纳米线、纳米棒、纳米管、纳米微球等。

在上述的各种制造二氧化钛纳米粉末的方法中，喷雾裂解法是目前将二氧化钛纳米粉末商品化的主要工艺之一，利用此工艺可得到粒径均一且质量稳定的纳米粉末。此外，利用溶胶凝胶法及水热法，可以制造出各种形貌的二氧化钛纳米粉末；并且可通过控制反应溶液的pH值、水热温度、反应时间及溶液浓度，调整其纳米尺寸。此为目前取得多样化纳米结构最常见的方法。

随着科技产业的快速发展，各种形貌的二氧化钛纳米粉末在各领域中的应用也日益增加。通常，在制造正八面体形二氧化钛纳米粉末时，使用的是水热法、微乳液法及模板法等等。然而，上述方法需要较昂贵的生产设备，且不利于大量及连续生产；此外，通过该等方法所制造的粉末，其均匀性仍有待改善。因此，需要开发出一种正八面体形二氧化钛纳米粉末的制造方法，其适合大量生产、制造成本低廉且制得的二氧化钛纳米粉末具有均匀的粒径大小。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种可满足上述需求的二氧化钛纳米粉末的制造方法。

本发明的第一实施方式为一种二氧化钛纳米粉末的制造方法，包括下列步骤：(a)将钛前驱物及碱性螯合剂加入水中；(b)将有机胶溶剂加入由步骤(a)所得的混合物中；(c)使由步骤(b)所得的混合物进行水热反应；以及(d)分离由步骤(c)所得的产物以得到二氧化钛纳米粉末。

本发明的第二实施方式为一种二氧化钛纳米粉末，具有正八面体的晶型及介于30至500nm之间的粒径大小。

根据本发明的方法，可以低廉的成本制造出粒径均匀的正八面体形二氧化钛纳米粉末，且其粒径尺寸分布可轻易加以调整。

本发明的其它目的及优点由随后的详细说明及随附的权利要求书当可更加明白。

附图说明

图1展示本发明的二氧化钛纳米粉末的制造方法。

图2显示根据本发明所制备的正八面体形二氧化钛纳米粉末的扫描电子显微镜影像。(a)粒径为30至50nm；(b)粒径为50至100nm；(c)粒径为50至200nm；(d)粒径为100至300nm；(e)粒径为200至400nm；(f)粒径为300至500nm。

图3显示根据本发明所制备的正八面体形二氧化钛纳米粉末的X光衍射图。

图4为配置于基材上的正八面体形二氧化钛纳米薄膜的扫描电子显微镜影像，此二氧化钛纳米薄膜是由本发明的正八面体形二氧化钛纳米粉末所制成。

具体实施方式

正八面体形二氧化钛纳米粉末的制备