專利名稱：一種一維有序排列的銳鈦型氧化鈦納米片的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種一維有序排列的銳鈦型氧化鈦納米片結(jié)構(gòu)的制備方法，屬于光電 材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
納米材料自20世紀(jì)80年代首先研制成功以來，便以其獨(dú)有的物理化學(xué)性質(zhì)受到 人們的廣泛關(guān)注，并被應(yīng)用于人們生活的各個(gè)方面。納米材料作為聯(lián)系原子、分子和宏觀體 系的中間環(huán)節(jié)，展現(xiàn)出許多新奇的物理、化學(xué)性質(zhì)，成為介觀領(lǐng)域研究的重點(diǎn)，對(duì)納米材料 的研究使人們認(rèn)識(shí)自然的角度進(jìn)入一個(gè)新的層次，使人們進(jìn)入過去從未探索過的新領(lǐng)域。而在眾多的納米材料中，半導(dǎo)體納米材料納米氧化鈦以其氧化能力強(qiáng)，光照后不 發(fā)生光腐蝕、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、耐酸堿性能好，對(duì)生物無毒，能隙較大，產(chǎn)生光生電子和空穴的 電勢(shì)電位高，有很強(qiáng)的氧化性和還原性，成為世界上應(yīng)用最為廣泛的納米材料之一。正是納 米二氧化鈦優(yōu)越的物理化學(xué)性能和廣泛的用途，使人們對(duì)于其制備的研究產(chǎn)生巨大興趣。氧化鈦?zhàn)鳛橐环N寬禁帶半導(dǎo)體，具有便宜、易制備、無毒、良好的生物相容性等特 點(diǎn)，此外其特殊的表面結(jié)構(gòu)使其易于與染料分子中的羧基、羥基等其它發(fā)色團(tuán)形成酯鍵而 得以化學(xué)吸附，這些特點(diǎn)使其在染料敏化光化學(xué)與光電化學(xué)領(lǐng)域具有非常好的應(yīng)用前景。 當(dāng)前已經(jīng)有研究制備了多種氧化鈦納米結(jié)構(gòu)如顆粒、管、線、棒、片等，而控制合成納米材料 有序排列并控制相鄰顆粒之間的距離可以改變納米材料之間的共振耦合等效應(yīng)，在微電子 器件、仿生材料等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。在納米尺度上控制納米材料的有序排列一直 是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的課題。本發(fā)明是基于上述情況提出的一維有序排列的銳鈦型氧化鈦納 米片結(jié)構(gòu)的制備方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種一維有序排列的銳鈦型氧化鈦納米片結(jié)構(gòu)的制備方法，以克服現(xiàn) 有制備方法的不足。本發(fā)明是由如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
該水熱法制備銳鈦礦相氧化鈦納米片的步驟如下
(1)按照本申請(qǐng)人已發(fā)表的文獻(xiàn)報(bào)道的方法制備一維鈦酸鹽納米線(Inorg.Chem. 2009，48，9732 - 9736)，樣品晶型結(jié)構(gòu)如圖1所示；
(2)按一定摩爾比(2 13:1)稱取含氟無機(jī)物與一維納米氧化鈦，將含氟無機(jī)物溶解 于去離子水中，然后加入一維鈦酸鹽納米線并超聲15 60分鐘，使體系分散均勻；
(3)將上述溶液轉(zhuǎn)移至高壓釜中，在一定溫度下(100 180°C)進(jìn)行水熱反應(yīng)2 48 小時(shí)，過濾洗滌烘干后即可得到一維有序排列的銳鈦型氧化鈦納米片結(jié)構(gòu)。所述含氟無機(jī)物是氫氟酸以及含氟的銨鹽、鈉鹽或鋰鹽。本發(fā)明制備的氧化鈦片狀納米具有產(chǎn)量高、成本低、制備方便、結(jié)晶性良好、晶型 確定等優(yōu)點(diǎn)。在光催化、太陽能電池、氣敏及鋰離子電池等領(lǐng)域具有潛在應(yīng)用前景。


圖1是一維鈦酸鹽納米線的X射線衍射圖譜； 圖2是本發(fā)明的納米片的X射線衍射圖譜； 圖3是本發(fā)明的納米片的透射電鏡照片。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)描述，其將有助于理解本發(fā)明，但并不限制本發(fā)明 的內(nèi)容。實(shí)施例1
按氟化銨與一維鈦酸鹽納米線的摩爾比2 1稱取兩種原料，將氟化銨溶于35毫升去離 子水中，然后將一維鈦酸鹽納米線均勻分散(如超聲處理15 60分鐘)于其中。在50ml容 量高壓釜中于100°C下水熱反應(yīng)24小時(shí)，由去離子水洗凈烘干后即可得到一維有序排列的 銳鈦型氧化鈦納米片結(jié)構(gòu)。實(shí)施例2
按氟化銨與一維鈦酸鹽納米線的摩爾比2 1稱取兩種原料，將氟化銨溶于35毫升去離 子水中，然后將一維鈦酸鹽納米線均勻分散(如超聲處理15 60分鐘)于其中。在50ml高 壓釜中于180°C下水熱反應(yīng)8小時(shí)，由去離子水洗凈烘干后即可得到一維有序排列的銳鈦 型氧化鈦納米片結(jié)構(gòu)。樣品結(jié)構(gòu)、形貌分別如圖2和圖3所示。實(shí)施例3
按氟化銨與一維鈦酸鹽納米線的摩爾比6. 7 :1稱取兩種原料，將氟化銨溶于35毫升去 離子水中，然后將一維鈦酸鹽納米線均勻分散(如超聲處理15 60分鐘)于其中。在50ml 高壓釜中于180°C下水熱反應(yīng)24小時(shí)，由去離子水洗凈后即可得到一維有序排列的銳鈦型 氧化鈦納米片結(jié)構(gòu)。實(shí)施例4
按氟化銨與一維鈦酸鹽納米線的摩爾比13 1稱取兩種原料，將氟化銨溶于35毫升去 離子水中，然后將一維鈦酸鹽納米線均勻分散(如超聲處理15 60分鐘)于其中。在50ml 高壓釜中于180°C下水熱反應(yīng)24小時(shí)，由去離子水洗凈后即可得到一維有序排列的銳鈦型 氧化鈦納米片結(jié)構(gòu)。上述氟化銨還可以是其他含氟無機(jī)物，如氫氟酸以及含氟的鈉鹽或鋰鹽。上述一維鈦酸鹽納米線的制備方法見本申請(qǐng)人發(fā)表的文獻(xiàn)Inorg. Chem. 2009， 48，9732 - 9736。
權(quán)利要求
一種一維有序排列的銳鈦型氧化鈦納米片的制備方法，其特征在于，包括如下步驟(1)以一維鈦酸鹽納米線作為原料，稱取一定比例的含氟無機(jī)物與一維鈦酸鹽納米線一起并溶于去離子水中，并超聲15～60分鐘，使體系分散均勻；然后將所述體系移入水熱反應(yīng)釜中，在一定溫度下水熱反應(yīng)一定時(shí)間，產(chǎn)物經(jīng)水洗干燥后即可得到一維有序排列的銳鈦型氧化鈦納米片結(jié)構(gòu)；(2)含氟無機(jī)物與一維鈦酸鹽納米線的摩爾比為2～131；水熱反應(yīng)溫度為100～180℃；反應(yīng)時(shí)間為2～48小時(shí)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述含氟無機(jī)物是氫氟酸以及含氟 的銨鹽、鈉鹽或鋰鹽。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種一維有序排列的銳鈦型氧化鈦納米片的制備方法。具體過程為以一維鈦酸鹽納米線作為原料，將其分散于一定比例的含氟無機(jī)物的水溶液中，在一定溫度下進(jìn)行水熱處理，洗凈后即可得到一維有序排列的銳鈦型氧化鈦納米片結(jié)構(gòu)。本發(fā)明制備的一維有序排列的銳鈦型氧化鈦納米片結(jié)構(gòu)具有產(chǎn)量高、成本低、制備方便、結(jié)晶性良好、晶型確定等優(yōu)點(diǎn),在光催化、太陽能電池、氣敏及鋰離子電池等領(lǐng)域具有潛在應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)C01G23/053GK101935067SQ201010291719
公開日2011年1月5日 申請(qǐng)日期2010年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月26日
發(fā)明者張健, 李春忠, 邵瑋, 顧鋒 申請(qǐng)人:華東理工大學(xué)