十八面體納米顆粒的制備方法及產(chǎn)物的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[000?]本發(fā)明涉及無(wú)機(jī)材料合成領(lǐng)域，具體涉及一種Li摻雜SrTi03十八面體納米顆粒的制備方法及產(chǎn)物。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人們生活水平的不斷改善，對(duì)環(huán)境問(wèn)題越來(lái)越重視，環(huán)保已逐步成為全社會(huì)共同關(guān)注的問(wèn)題。而有機(jī)污染物因其具有長(zhǎng)期殘留性、生物蓄積性、半揮發(fā)性和高毒性，成為目前國(guó)際上備受關(guān)注的全球性環(huán)境問(wèn)題。近年來(lái)，以ABO3鈣鈦礦結(jié)構(gòu)為催化劑的光催化技術(shù)已成為一種理想的環(huán)境污染治理技術(shù)。其中，SrT13是典型的ABO3鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，具有介電常數(shù)高、介電損耗低、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于電子、機(jī)械和陶瓷工業(yè)。同時(shí)，作為一種功能材料，鈦酸鍶具有較高的光催化活性、獨(dú)特的電磁性質(zhì)和氧化還原催化活性，在光催化分解水制氫、光催化降解有機(jī)污染物和光化學(xué)電池等光催化領(lǐng)域也得到了廣泛的應(yīng)用。
[0003]目前，SrT13的制備方法很多，如溶膠-凝膠法、共沉淀法、氧化物燒結(jié)法、微乳液法、醋酸鹽法、水熱法等。研究表明，采用水熱法合成，可在較低溫度下制備出粒徑細(xì)小、結(jié)晶度高、團(tuán)聚少、燒結(jié)活性高、結(jié)構(gòu)規(guī)整、分散性好的納米分體。
[0004]中國(guó)發(fā)明專利(公開(kāi)號(hào)CN102320651A)公開(kāi)一種鈦酸鍶納米粉體的制備方法，稱量鈦酸四正丁酯和硝酸鍶并加入至反應(yīng)容器中，再加入氫氧化鈉溶液用玻璃棒攪拌;裝入微波反應(yīng)儀中升溫速率加熱；待降至室溫后將溶液倒出加入鹽酸，再用去離子水反復(fù)洗滌過(guò)濾沉淀，將所得到的沉淀置于烘箱中于70 °C烘干，得到鈦酸鍶納米粉體。該制備方法采用微波方法制備純相的鈦酸鎖納米粉體，制備得到的鈦酸鎖納米粉體粒徑大約為10nm，無(wú)特定的形貌，但是形貌對(duì)于鈦酸鍶的性能具有很大的影響，因此該制備方法所得的鈦酸鍶納米粉體性能較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種Li摻雜SrT13十八面體納米顆粒的制備方法及產(chǎn)物，制備過(guò)程簡(jiǎn)單，形貌易于調(diào)控。
[0006]本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案:
[0007]一種Li摻雜SrTi03十八面體納米顆粒的制備方法，包括如下步驟:
[0008]I)以硫酸鈦和氫氧化鉀為原料，制備鈦的氫氧化物沉淀；
[0009]2)分別配制硝酸鍶溶液和氫氧化鉀溶液；所述的硝酸鍶溶液的摩爾濃度0.1?
0.36mol/L，氫氧化鉀溶液的摩爾濃度為0.05?lmol/L;
[0010]3)將鈦的氫氧化物沉淀、硝酸鍶溶液、氫氧化鉀溶液和巖鹽型八面體LiT12納米顆粒攪拌混合得到前驅(qū)體，進(jìn)行水熱反應(yīng)，過(guò)濾，清洗，干燥得到Li摻雜SrT13十八面體納米顆粒;所述的鈦的氫氧化物沉淀、硝酸鍶溶液、氫氧化鉀溶液和巖鹽型八面體LiT12納米顆粒的混合比例為:0.8?1.8g: 15?20ml: 10?15ml:0.5?2.5g。
[0011]巖鹽型八面體LiTiO2納米顆粒的制備方法在中國(guó)發(fā)明專利(公開(kāi)號(hào)CN103708543A)中公開(kāi)。
[0012]本發(fā)明以硫酸鈦和硝酸鍶為反應(yīng)物料，利用沉淀劑氫氧化鉀促進(jìn)鈦的氫氧化物生成，同時(shí)利用礦化劑氫氧化鉀調(diào)控晶體的生長(zhǎng)，最終實(shí)現(xiàn)了Li摻雜SrT13十八面體納米顆粒的制備。氫氧化鉀是強(qiáng)堿，在較高的濃度下釋放出大量0H—離子，形核點(diǎn)數(shù)量增加，有利于形核并且得到尺寸較小的納米顆粒。LiT12中Li+離子可以選擇性吸附在生長(zhǎng)晶體的表面上，并促進(jìn)表面上的脫水反應(yīng)，破壞了界面上液體層的組成與結(jié)構(gòu)，從而增大了吸附層對(duì)晶體生長(zhǎng)的阻力，使得到的納米晶體產(chǎn)物呈現(xiàn)十八面體結(jié)構(gòu)。
[0013]作為優(yōu)選，所述的步驟3)中水熱反應(yīng)的反應(yīng)溫度為150?250°C，反應(yīng)時(shí)間為6?24h0
[0014]進(jìn)一步優(yōu)選，所述的反應(yīng)溫度為190?200°C，反應(yīng)時(shí)間為6?8h。在該反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間下，更加利于Li摻雜SrT13十八面體納米顆粒的形貌調(diào)控，使得產(chǎn)物的形貌更加規(guī)則，尺寸更加均一。
[0015]作為優(yōu)選，所述的步驟I)中制備鈦的氫氧化物沉淀的方法為:分別配制摩爾濃度為0.06?0.28mol/L的硫酸鈦溶液和4?9mol/L的氫氧化鉀溶液;將氫氧化鉀溶液滴加到硫酸鈦溶液中，過(guò)濾得到鈦的氫氧化物沉淀;通過(guò)控制鈦的氫氧化物沉淀的制備過(guò)程，使得鈦的氫氧化物沉淀作為原料時(shí)更加有利于Li摻雜SrT13十八面體納米顆粒的制備。
[0016]進(jìn)一步優(yōu)選，所述的滴加速度2?4滴/秒。通過(guò)控制將氫氧化鉀溶液滴加到硫酸鈦溶液中的滴加速度，進(jìn)一步調(diào)控Li摻雜SrT13十八面體的形貌。
[0017]作為優(yōu)選，所述的步驟3)中的鈦的氫氧化物沉淀、硝酸鎖溶液和氫氧化鉀溶液和巖鹽型八面體LiT12納米顆粒的混合比例為:0.8?0.9g: 15?16ml: 10?I Iml: 0.5?0.6g。該混合比例下所得的Li摻雜SrT13十八面體的形貌更加規(guī)則，尺寸更加均一。
[0018]作為優(yōu)選，所述的步驟3)中清洗方法為:將過(guò)濾得到的產(chǎn)物依次用稀醋酸、去離子水清洗。用稀醋酸對(duì)水熱合成產(chǎn)物的清洗是為了將前驅(qū)體中混入二氧化碳所形成的SrCO3去除，用去離子水清洗是為了將反應(yīng)物料引入的硝酸根離子和礦化劑氫氧化鉀與合成的Li摻雜SrTi03納米顆粒充分分離，得到純相的Li摻雜SrTi03納米顆粒。
[0019]作為優(yōu)選，分別配制摩爾濃度為0.068?0.072mol/L的硫酸鈦溶液和4?4.5mol/L的氫氧化鉀溶液;將氫氧化鉀溶液以滴加速度2?4滴/秒滴加到硫酸鈦溶液中，過(guò)濾得到鈦的氫氧化物沉淀；繼續(xù)分別配制硝酸鍶溶液和氫氧化鉀溶液，硝酸鍶的摩爾濃度為0.1?
0.12mol/L，氫氧化鉀溶液的摩爾濃度為0.08?0.Ilmol/L。將清洗過(guò)的0.8?0.9g鈦的氫氧化物沉淀、15?16ml硝酸鍶水溶液和10?I Iml氫氧化鉀溶液和0.5?0.6g巖鹽型八面體LiT12納米顆粒分別加入到反應(yīng)釜中，在190?200°C下保溫6?8小時(shí)進(jìn)行熱處理。在上述條件下，所得Li摻雜SrT13十八面體納米顆粒，形貌好，質(zhì)量穩(wěn)定，純度高，粉體顆粒分散性好。
[°02°]本發(fā)明還提供一種上述的制備方法合成的Li摻雜SrTi03十八面體納米顆粒。Li摻雜SrTi03十八面體納米顆粒的尺寸介于50?250nm，產(chǎn)品形貌好，且純度高，分散性好，同樣具有上述制備方法帶來(lái)的有益效果。
[0021]同現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在:
[0022](I)本發(fā)明工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，易于控制，無(wú)環(huán)境污染，成本低，易于規(guī)?；a(chǎn)。
[0023](2)本發(fā)明制得的Li摻雜SrT13十八面體納米顆粒尺寸介于50?250nm，產(chǎn)物質(zhì)量穩(wěn)定，純度高，粉體顆粒分散性好。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為巖鹽型八面體LiT12納米顆粒的掃描電子顯微鏡圖；
[0025]圖2為實(shí)施例1合成的Li摻雜SrT13十八面體納米顆粒的X射線衍射圖；
[0026]圖3為實(shí)施例1合成的Li摻雜SrT13十八面體納米顆粒的X射線衍射局部放大圖；
[0027]圖4為實(shí)施例1合成的Li摻雜SrT13十八面體納米顆粒的掃描電子顯微鏡圖；
[0028]圖5為L(zhǎng)i摻雜SrT13十八面體納米顆粒的十八面體原子結(jié)構(gòu)圖；
[0029]圖6為對(duì)比例I合成的SrT13納米顆粒的掃描電子顯微鏡圖；
[0030]圖7為實(shí)施例1合成的Li摻雜SrT13十八面體納米顆粒的紫外光降解亞甲基藍(lán)圖；
[0031]圖8為空白組紫外光降解亞甲基藍(lán)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]以下結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
[0033]巖鹽型八面體LiTi02納米顆粒的制備:
[0034]I)將0.8mmolK2Ti6013納米纖維溶解于去離子水中，調(diào)節(jié)Ti4+的濃度為0.16mol/L；
[0035 ] 2)在攪拌狀態(tài)下，向步驟I)制得的懸濁液中加入KOH，調(diào)節(jié)KOH濃度為8mo I /L，得到懸濁液；
[0036]3)攪拌狀態(tài)下，向步驟2)所制備的懸濁液中加入硝酸鋰，待攪拌均勻后繼續(xù)加入硝酸鉛，調(diào)節(jié)Li+的濃度為5.34mol/L，Pb2+的濃度為0.16mol/L，繼續(xù)攪拌6h，得到用于水熱反應(yīng)的懸池液；
[0037]4)將步驟3)所得到的懸濁液轉(zhuǎn)移到水熱反應(yīng)釜內(nèi)膽中，用去離子水調(diào)節(jié)使其體積占反應(yīng)釜容積的4/5，攪拌2h，其中Ti4+的摩爾濃度為0.12mOl/L，Pb2+摩爾比為0.12mOl/L，Li+的摩爾濃度為4mol/L，K0H摩爾濃度為6mol/L，摩爾濃度的體積基數(shù)為前軀體漿料的總體積；
[0038]5)將裝有前驅(qū)體漿料的反應(yīng)釜內(nèi)膽置于反應(yīng)釜中，密封，置于240°C保溫24小時(shí)水熱處理，然后，在空氣中冷卻，降至室溫，取出反應(yīng)產(chǎn)物，過(guò)濾，依次用去離子水、無(wú)水乙醇清洗，在80°C烘干，得到巖鹽型八面體LiT12納米顆粒，其掃描電鏡圖如圖1