一種微米級二氧化鈦管的製備方法
2023-05-21 03:12:36 1
專利名稱：一種微米級二氧化鈦管的製備方法
技術領域：
本發明涉及的是一種微米級二氧化鈦管的製備方法。
背景技術：
TiO2是一種重要的無機功能材料，多呈顆粒狀，它在環境光催化領域已引起廣泛重視。TiO2半導體光催化劑具有氧化還原能力強，物理化學性質穩定，無毒價廉，抗化學腐蝕和光腐蝕能力強等特點，在光催化領域一直處於核心地位，特別是具有一維結構的TiO2納米管，具有較大比表面積和較高比表面能的雙重優點，能有效降低光生電子空穴對的複合速率而備受關注。TiO2管制備方法有水熱法，陽極氧化法，模板法。水熱法製備TiO2納米管通常是 將TiO2納米粒子直接與高濃度鹼性溶液混合後，再通過高壓熱處理化學反應。水熱法製備納米管的工藝過程簡單，雜質含量少，成本低，且製得的納米管不僅具有端部開口結構，t匕表面積較大(約為400m2/g),但是水熱法製備TiO2納米管管徑較細(約為IOnm),不利於貴金屬的填充。利用陽極氧化法能夠製得多孔性結構且排列規整有序的TiO2納米管矩陣，該方法具有簡單易操作，納米管的管徑易於控制，雜質含量較低等優點。Gong D及其合作者在質量數含量為O. 5^3. 5%的HF溶液為電解液，以純的鈦金屬片為陽極進行陽極氧化得到一端封閉，而另一端開口的高密度的納米管陣列類似於多孔的氧化鋁。研究結果表明，納米管的平均管徑介於25飛5nm，管徑隨著陽極所加電壓的增大而增大，而且納米管的長度和氧化時間無關。但由於產物長在基片上，若把產物刮下來，會破壞管的形貌。為了改變這一現狀，研究者試圖通過運用模板法來解決這一問題。模板法是以模板為主體構型去控制、影響和修飾材料的形貌，控制尺寸進而決定材料性質的一種合成方法。模板法因具有實驗裝置簡單、操作容易、形態可控、適用面廣等優點；近年來引起了人們的極大興趣。模板合成的原理很簡單，設想存在一個納米尺寸的「籠子」，讓成核和生長在該「納米籠」中進行，在反應充分進行後，「納米籠」的大小和形狀就決定了作為產物的納米顆粒的尺寸和形狀，這些「納米籠」就是合成中的模板，這種模板屬於外模板；與此相對應的還有內模板，即利用納米尺寸的物種作「核」，在該「核」上繼續生長其它物種，在反應充分進行後除掉該「核」(內模板)即得到納米結構的其它物種。
發明內容
本發明的目的在於克服現有技術存在的不足，而提供一種通過碳酸鎂納米晶須作為模板製備微米級二氧化鈦管的方法。本發明的目的是通過如下技術方案來實現的，所述的製備方法採取如下步驟(I)量取50 70ml無水乙醇，然後加入O.1 O. 4g MgCO3納米晶須和O. 3 O. 7ml濃度為O. 05、. 2g/10ml的十二烷基硫酸鈉溶液，充分攪拌；(2)量取2(T40ml無水乙醇，然後加入Hml正鈦酸丁酯，充分混合後，逐滴滴加到(I)所述的混合溶液中，滴加完成後，繼續攪拌2 3小時；
(3)將(2)反應後的產物在500(T6500rpm的轉速下離心5 10分鐘，無水乙醇清洗2 4次，6(T80°C 12小時烘乾後在50(T600°C的馬弗爐內煅燒2 4小時，研磨收集產物；(4)將(3)所獲得的產物O. 2 O. 3g加入O. lmol/L的鹽酸溶液2(T40ml，用於去除MgCO3納米晶須，反應f 3h後，用去離子水洗至PH值為中性，然後在6(T8(TC下烘乾，即得到微米級TiO2管。本發明優選的技術方案是(I)、量取60ml無水乙醇，然後加入O. 25g MgCO3納米晶須和O. 5ml濃度為O. lg/10ml的十二烷基硫酸鈉溶液，充分攪拌；(2)、量取30ml無水乙醇，然後加入2ml正鈦酸丁酯，充分混合後，逐滴滴加到(I)所述的混合溶液中，滴加完成後，繼續攪拌2. 5小時；(3)、將(2)反應後的產物在5500rpm的轉速下離心8分鐘，無水乙醇清洗3次， 70°C 12小時烘乾後在500°C的馬弗爐內煅燒3小時，研磨收集產物；(4)、將(3)所獲得的產物O. 2g加入O. lmol/L的鹽酸溶液30ml，用於去除MgCO3納米晶須，反應2h後，用去離子水洗至PH值為中性，然後在70°C下烘乾，即得到微米級TiO2管。本發明選用碳酸鎂納米晶須作為內模板可以製備高度分散的微米級TiO2管，然後經50(T60(TC煅燒提高1102微米管的結晶度，最後用O. lmol/L的鹽酸溶液，用於去除MgCO3納米晶須，即得到微米級打02管；該微米級TiO2管具有管徑大，分散性好，表面光滑，結晶度高等特點；在應用發麵，它可以用作金屬納米線的模板，製備多元金屬納米線。
圖1是碳酸鎂納米晶須的形貌；圖2是以碳酸鎂納米晶須為模板包裹二氧化鈦後的形貌；圖3是煅燒後經鹽酸除去模板得到的微米級二氧化鈦管的形貌；圖4是本發明所述微米級二氧化鈦管的XRD圖譜；
具體實施例方式下面將結合具體實施例對本發明作詳細的介紹本發明所述的製備方法採取如下步驟(I)量取50 70ml無水乙醇，然後加入O.1 O. 4g MgCO3納米晶須和O. 3 O. 7ml濃度為O. 05、. 2g/10ml的十二烷基硫酸鈉溶液，充分攪拌；(2)量取2(T40ml無水乙醇，然後加入Hml正鈦酸丁酯，充分混合後，逐滴滴加到(I)所述的混合溶液中，滴加完成後，繼續攪拌2 3小時；(3)將(2)反應後的產物在500(T6500rpm的轉速下離心5 10分鐘，無水乙醇清洗2 4次，6(T80°C 12小時烘乾後在50(T600°C的馬弗爐內煅燒2 4小時，研磨收集產物；(4)將(3)所獲得的產物O. 2 O. 3g加入lmol/L的鹽酸溶液2(T40ml，用於去除MgCO3納米晶須，反應f 3h後，用去離子水洗至PH值為中性，然後在6(T8(TC下烘乾，即得到微米級TiO2管。本發明所述的實施例並不限於以下幾個，在上述公開的技術方案基礎上，通過各個數值的任意替換，可以形成無數個且包含以下在內的具體實施例。
實施例1 :本發明所述的製備方法，包括如下步驟(I )、量取60ml無水乙醇，然後加入O. 25g MgCO3納米晶須和O. 5ml濃度為
O.lg/10ml的十二烷基硫酸鈉溶液，充分攪拌；(2)、量取30ml無水乙醇，然後加入2ml正鈦酸丁酯，充分混合後，逐滴滴加到(I)所述的混合溶液中，滴加完成後，繼續攪拌2. 5小時；(3)、將(2)反應後的產物在5500rpm的轉速下離心8分鐘，無水乙醇清洗3次，70°C 12小時烘乾後在500°C的馬弗爐內煅燒3小時，研磨收集產物；
(4)、將(3)所獲得的產物O. 2g加入O. lmol/L的鹽酸溶液30ml，用於去除MgCO3納米晶須，反應2h後，用去離子水洗至PH值為中性，然後在70°C下烘乾，即得到微米級TiO2管。實施例2 本發明所述的製備方法，包括如下步驟(I)、量取50ml無水乙醇，然後加入O.1gMgCO3納米晶須和O. 3ml濃度為O. 2g/10ml的十二烷基硫酸鈉溶液，充分攪拌；(2)、量取20ml無水乙醇,然後加入1. 5ml正鈦酸丁酯,充分混合後,逐滴滴加到
(I)所述的混合溶液中，滴加完成後，繼續攪拌2小時；(3)、將(2)反應後的產物在6000rpm的轉速下離心10分鐘，無水乙醇清洗4次，80°C 12小時烘乾後在550°C的馬弗爐內煅燒2小時，研磨收集產物；(4)、將(3)所獲得的產物O. 2g加入O. lmol/L的鹽酸溶液40ml，用於去除MgCO3納米晶須，反應2h後，用去離子水洗至PH值為中性，然後在60°C下烘乾，即得到微米級TiO2管。實施例3 本發明所述的製備方法，包括如下步驟(I )、量取55ml無水乙醇，然後加入O. 25g MgCO3納米晶須和O. 6ml濃度為
O.08g/10ml的十二烷基硫酸鈉溶液，充分攪拌；(2)、量取25ml無水乙醇，然後加入2ml正鈦酸丁酯，充分混合後，逐滴滴加到(I)所述的混合溶液中，滴加完成後，繼續攪拌3小時；(3)、將(2)反應後的產物在5000rpm的轉速下離心6分鐘，無水乙醇清洗3次，60°C 12小時烘乾後在600°C的馬弗爐內煅燒3小時，研磨收集產物；(4)、將(3)所獲得的產物O. 3g加入O. lmol/L的鹽酸溶液40ml，用於去除MgCO3納米晶須，反應Ih後，用去離子水洗至PH值為中性，然後在80°C下烘乾，即得到微米級TiO2管。實施例4 (I )、量取70ml無水乙醇，然後加入O. 35g MgCO3納米晶須和O. 7ml濃度為
O.05g/10ml的十二烷基硫酸鈉溶液，充分攪拌；(2)、量取40ml無水乙醇，然後加入3ml正鈦酸丁酯，充分混合後，逐滴滴加到(I)所述的混合溶液中，滴加完成後，繼續攪拌4小時；(3)、將(2)反應後的產物在6500rpm的轉速下離心5分鐘，無水乙醇清洗2次，70°C 12小時烘乾後在500°C的馬弗爐內煅燒4小時，研磨收集產物；(4)、將(3)所獲得的產物O. 3g加 入O. lmol/L的鹽酸溶液30ml，用於去除MgCO3納米晶須，反應3h後，用去離子水洗至PH值為中性，然後在60°C下烘乾，即得到微米級TiO2管。
權利要求
1.一種微米級二氧化鈦管的製備方法，其特徵在於所述的製備方法是採取如下步驟(1)量取50 70ml無水乙醇，然後加入O.1 O. 4g MgCO3納米晶須和O. 3 O. 7ml濃度為O.05、. 2g/10ml的十二烷基硫酸鈉溶液，充分攪拌；(2)量取2(T40ml無水乙醇，然後加入f3ml正鈦酸丁酯，充分混合後，逐滴滴加到(I) 所述的混合溶液中，滴加完成後，繼續攪拌2 3小時；(3)將(2)反應後的產物在500(T6500rpm的轉速下離心5 10分鐘，無水乙醇清洗2 4 次，6(T80°C 12小時烘乾後在50(T600°C的馬弗爐內煅燒2 4小時，研磨收集產物；(4)將(3)所獲得的產物O.2^0. 3g加入O. lmol/L的鹽酸溶液2(T40ml，用於去除MgCO3 納米晶須，反應f3h後，用去離子水洗至PH值為中性，然後在6(T80°C下烘乾，即得到微米級TiO2管。
2.根據權利要求1所述的微米級二氧化鈦管的製備方法，其特徵在於所述的步驟中(1)、量取60ml無水乙醇，然後加入O.25g MgCO3納米晶須和O. 5ml濃度為O. lg/10ml 的十二烷基硫酸鈉溶液，充分攪拌；(2)、量取30ml無水乙醇，然後加入2ml正鈦酸丁酯，充分混合後，逐滴滴加到(I)所述的混合溶液中，滴加完成後，繼續攪拌2. 5小時；(3)、將(2)反應後的產物在5500rpm的轉速下離心8分鐘，無水乙醇清洗3次，70°C12 小時烘乾後在500°C的馬弗爐內煅燒3小時，研磨收集產物；(4)、將(3)所獲得的產物O.2g加入O. lmol/L的鹽酸溶液30ml，用於去除MgCO3納米晶須，反應2h後，用去離子水洗至PH值為中性，然後在70°C下烘乾，即得到微米級TiO2管。
全文摘要
一種微米級二氧化鈦管的製備方法，它採取如下步驟(1)量取50~70ml無水乙醇，然後加入0.1~0.4g MgCO3納米晶須和0.3~0.7ml濃度為0.05~0.2g/10ml的十二烷基硫酸鈉溶液，充分攪拌；(2)量取20~40ml無水乙醇，然後加入1~3ml正鈦酸丁酯，充分混合後，逐滴滴加到(1)所述的混合溶液中,滴加完成後，繼續攪拌2~3小時；(3)將(2)反應後的產物在5000~6500rpm的轉速下離心5～10分鐘，無水乙醇清洗2~4次，60~80℃12小時烘乾後在500~600℃的馬弗爐內煅燒2~4小時，研磨收集產物；(4)將(3)所獲得的產物0.2~0.3g加入0.1mol/L的鹽酸溶液20~40ml，用於去除MgCO3納米晶須，反應1~3h後，用去離子水洗至PH值為中性，然後在60~80℃下烘乾，即得到微米級TiO2管；所獲得的微米級TiO2管具有管徑大，分散性好，表面光滑，結晶度高等特點。
文檔編號C01G23/053GK103011274SQ20121052129
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月3日 優先權日2012年12月3日
發明者王晟, 王騊, 徐友峰 申請人:浙江理工大學