[发明专利]TiO2中空全介孔纳米纤维的制备方法

说明书

本发明涉及TiO₂中空全介孔纳米纤维的制备方法，属于纳米纤维技术领域。将聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和钛酸丁酯(TBOT)溶解于溶剂中，搅拌均匀，然后加入发泡剂并继续搅拌，最后加入表面活性剂和石蜡油搅拌得前驱体纺丝液；将前驱体纺丝液在15kV‑20kV的高压下进行静电纺丝，得有机前驱体纳米纤维；将有机前驱体纳米纤维在空气气氛下，以1‑5℃/min的升温速度升温至480‑500℃煅烧1‑3小时，然后随炉冷却，制得TiO₂全介孔纳米纤维。本发明通过添加适量的石蜡油，在静电力的作用被连续相包覆于内部，有效合成同时兼具中空和全介孔结构的TiO₂纳米纤维，该制备方法工艺简单可控。

技术领域

本发明涉及TiO₂中空全介孔纳米纤维的制备方法，属于纳米纤维技术领域。

背景技术

二氧化钛(TiO₂)一维纳米材料因其具有无毒、化学稳点性好、及其特定的几何形态在构筑纳米电子器件领域担当重要的角色。全介孔结构的TiO₂纳米纤维在继承传统一维纳米材料优点的同时，又具备独特的高比表面积和大孔容性质，在催化、能源、传感、医疗等领域，具有更加广泛的应用价值。然而，从实际应用和商业化的角度考虑，全介孔结构的TiO₂纳米纤维仍然需要进一步优化调控，以求通过方便快捷的技术获得性能得到强化的TiO₂材料。近期研究报道表明，一维中空结构的TiO₂纳米材料具有低密度以及较大的空腔体积等新颖特性，因而如果能够有效地在制备全介孔TiO₂纤维的同时，实现兼具中空和全介孔纤维材料的制备，将协同提高TiO₂材料的渗透性和吸附性，作为催化剂如光催化剂等领域具有诱人的应用前景。

纳米材料的研究能够契合到实际应用的重要基础之一是实现其材料的简便可控合成。基于上述的兼具中空和全介孔结构的 TiO₂纳米纤维的潜在的研究价值，国内外已有一些研究工作报道了兼具中空和介孔结构的TiO₂纳米纤维，主要采用同轴静电纺丝法等。然而，该方法的合成过程较为复杂且难以实现对其结构的精细调控。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种具有全介孔和中空结构的TiO₂纳米纤维，以及一种简单可控的 TiO₂中空全介孔纳米纤维的制备方法。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种TiO₂中空全介孔纳米纤维，所述纳米纤维主要组成元素为Ti、O，主要表现形式为TiO₂，所述纳米纤维具有多孔结构，所述多孔结构的孔包括介孔。

作为优选，所述TiO₂的主要晶型为锐钛矿型或金红石型。

作为优选，所述纳米纤维具有多孔结构且所述多孔结构的孔均为全介孔。

作为优选，所述纳米纤维兼具中空和全介孔结构。

作为优选，所述纳米纤维的比表面积为25-50m²/g，孔径值为 35-45nm。

上述TiO₂中空全介孔纳米纤维的制备方法包括如下步骤：

配制前驱体纺丝液；

将前驱体纺丝液进行静电纺丝得到有机前驱体纳米纤维；

将有机前驱体纳米纤维经高温煅烧，即可得TiO₂中空全介孔纳米纤维。

在上述TiO₂中空全介孔纳米纤维的制备方法中，配制前驱体纺丝液的方法为：将聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和钛酸丁酯(TBOT) 溶解于溶剂中，搅拌均匀，然后加入发泡剂并继续搅拌，最后加入表面活性剂和石蜡油搅拌得前驱体纺丝液。