[发明专利]一种利用酸碱水热法制备纳米二氧化钛方法

说明书

本发明公开了一种利用酸碱水热法制备纳米二氧化钛方法。本发明首先采用了酸水热法合成不同形貌金红石纳米材料，随着加入的盐酸浓度从1M增加到10M，所得二氧化钛材料的形貌从团聚体变化到纳米带。本发明其次采用了碱水热法合成了二氧化钛纳米线与纳米带。随着超声振荡的程度不同，可以合成二氧化钛纳米线。随煅烧温度由400℃增加到1000℃，所得的二氧化钛纳米带发生变化。本发明的制备方法简单，工艺条件易于精准控制，原材料便宜；所制得的二氧化钛无毒无污染，形貌特色各异，化学性能稳定，具有耐光腐蚀性；一维二氧化钛纳米材料比表面积很大程度的增加了，使得光催化活性大大的增加，是比较理想的光催化剂。

技术领域

本发明涉及一种利用酸碱水热法制备纳米二氧化钛方法，属于半导体材料和光电子材料技术领域。

背景技术

由于一维纳米材料的独特的物理、化学和机械性能，引起了研究人员的广泛关注，尤其是TiO₂纳米线、纳米管及纳米带等合成和性能研究的开展称为当前社会上炙手可热的前沿研究领域之一，TiO₂在新能源开发环境保护等方面表现出巨大的生命力。一维二氧化钛在光催化、传感器、光电转化等领域展示了更广阔的应用前景。

TiO₂作为一种宽带隙半导体(3.2eV)，光催化活性高，具有较好的化学稳定性和耐光腐蚀性，是比较理想的光催化剂。除此之外TiO₂还是一种多晶型的化合物，主要以板钛矿(Brookite)、锐钛矿(Anatase)和金红石(Rutile)三种种晶型较为常见，其用途主要包括：涂料、塑料、造纸、印刷油墨、化纤、橡胶、化妆品等工业，它的熔点很高，也被用来制造耐火玻璃，釉料，珐琅、陶土、耐高温的实验器皿等。一维纳米材料包括纳米棒、纳米线、纳米纤维、纳米管等。一维纳米材料的化学性能有许多优良的性能，高比表面积存在原子配位不足，使得表面原子具有较高的活性，表界面的台阶和粗糙度的增大，使得表面原子很容易与其它原子结合等。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明针对现有的水热法技术进行改进，提供一种利用酸碱水热法制备纳米二氧化钛方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种利用酸碱水热法制备纳米二氧化钛方法，包括：

采用酸水热法合成不同形貌金红石纳米材料，随着加入的盐酸浓度从1M增加到10M，所得二氧化钛材料的形貌从团聚体变化到纳米带；根据酸水热法合成的纳米材料，当加入的盐酸浓度为1M时，材料的形貌为团聚体；当加入的盐酸浓度为2-4M时，材料的形貌为微球；当加入的盐酸浓度为5-6M时，材料的形貌为花状；当加入的盐酸浓度为7-8M时，材料的形貌为枝状；当加入的盐酸浓度为9-10M时，材料的形貌为纳米带；

采用碱水热法合成二氧化钛纳米线与纳米带，随着超声振荡的程度不同，可以合成二氧化钛纳米线，随煅烧温度由400℃增加到1000℃，所得的二氧化钛纳米带发生变化；根据碱水热法合成的纳米带材料，当煅烧温度在400-800℃之间时，纳米带的形貌没有明显的变化，TiO₂纳米带具有良好的热稳定性；当煅烧温度达到1000℃时，纳米带的边缘开始融化，并且相邻的TiO₂纳米带烧结在一起。

更进一步的，采用酸水热法合成不同形貌金红石纳米材料包括：

步骤1：将钛酸四丁酯滴至预定浓度的盐酸溶液中；

步骤2：对步骤1形成的溶液进行搅拌，直到搅拌分散均匀形成透明溶液；

步骤3：将步骤2中形成的透明溶液封装于高压釜中；

步骤4：将高压釜放入干燥箱中进行干燥；

步骤5：待反应结束后，自然冷却；

步骤6：将冷却后的产物水洗；