專(zhuān)利名稱(chēng)：一種蒲公英狀二氧化鈦微球及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于納米制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及蒲公英狀二氧化鈦微球及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前關(guān)于二氧化鈦(TiO2)制備的專(zhuān)利，如CN1405093及CN1443601中，都是顆粒狀二氧化鈦粉體。由于顆粒不利于電子遷移傳輸，并且顆粒極易發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象從而失去部分活性，降低了其在光電化學(xué)以及陶瓷領(lǐng)域的應(yīng)用效率?！恫牧匣瘜W(xué)雜志》(J.Mater.Chem.2006，16，649-662)中指出，三維結(jié)構(gòu)材料因其特殊的形貌，具有很高的比表面積，能夠使得半導(dǎo)體材料更廣泛的應(yīng)用到光催化、染料敏化電池、三維激光器以及增加陶瓷性能等領(lǐng)域。美國(guó)陶瓷學(xué)會(huì)會(huì)志(J.Am.Ceram.Soc.2006，89，2660-2663)報(bào)道，通過(guò)溶液法制備的花狀二氧化鈦微球具有三維結(jié)構(gòu)，但由于其在金屬鈦片上進(jìn)行過(guò)氧化處理，得到的產(chǎn)物很難與襯底分離，并且形狀雜亂，晶型結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尺寸大，比表面積較低，產(chǎn)量低，不利于進(jìn)一步的生產(chǎn)應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種三維蒲公英狀二氧化鈦微球粉體及其制備方法。
本發(fā)明的蒲公英狀二氧化鈦微球的制備方法，其特征在于用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)含有NaCl 0-12mol/L和TiCl30.13-0.17mol/L的水溶液PH值在3-8′之間；在4×105-14×105帕、160-210℃反應(yīng)2-7小時(shí)；自然冷卻到60℃以下，經(jīng)清洗、過(guò)濾和干燥，即得到TiO2粉體。
本發(fā)明的蒲公英狀TiO2粉體，具有三維結(jié)構(gòu)，特征在于其為呈蒲公英形狀的金紅石相二氧化鈦微球；微球直徑尺寸在0.2-2.5um；由中心發(fā)散的分支截面為正方形，邊長(zhǎng)在10-18nm，分支長(zhǎng)0.1-1.2um。
本發(fā)明制備方法由于采用水解方法直接在溶液中TiOH2+前驅(qū)物，不需要使用襯底即可獲得蒲公英狀TiO2粉體，與現(xiàn)有的花狀二氧化鈦微球的制備技術(shù)相比較，采用本發(fā)明制備方法，產(chǎn)品分離收集易于進(jìn)行，產(chǎn)率不低于85％，生產(chǎn)周期短，有利于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)；本發(fā)明方法由于采用在160-210℃的溫度制備，克服了現(xiàn)有技術(shù)需在400℃以上制備的缺點(diǎn)，使得產(chǎn)品品型完好、尺寸小，從而能夠在微觀領(lǐng)域具有更好的電子遷移，光電轉(zhuǎn)換性能。
下面通過(guò)實(shí)施例及其附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例1產(chǎn)物的電子掃描照片；
圖2是本發(fā)明實(shí)施例1產(chǎn)物的高分辨電鏡照片，其中的插圖為低倍透射電鏡照片；圖3是本發(fā)明實(shí)施例1產(chǎn)物的選區(qū)電子衍射圖像；圖4是本發(fā)明實(shí)施例1產(chǎn)物的X射線衍射譜；圖5是本發(fā)明實(shí)施例2產(chǎn)物的電子掃描照片，其中的插圖為獨(dú)立的微球電鏡照片；圖6是本發(fā)明實(shí)施例3產(chǎn)物的電子掃描照片；圖7是本發(fā)明實(shí)施例4產(chǎn)物的電子掃描照片；圖8是本發(fā)明實(shí)施例5產(chǎn)物的電子掃描照片。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1配制含有NaCl 10mol/L和TiCl30.15mol/L的混合溶液，該溶液的PH值為3；將14ml該混合溶液裝入容積為20ml的帶有聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓釜中，升溫至190℃，內(nèi)部蒸汽壓12×105帕，水熱反應(yīng)4小時(shí)，隨爐自然冷卻降至室溫，卸釜，用去離子水和乙醇反復(fù)清洗產(chǎn)物，直到反應(yīng)溶液呈中性為止；最后離心過(guò)濾，干燥后，得到的產(chǎn)物為白色粉末。
對(duì)該產(chǎn)物作掃描電鏡分析。在圖1給出的掃描電鏡照片中可以看到，該產(chǎn)物是直徑在1.8-2.2um的蒲公英狀TiO2微球，每個(gè)分支頂端呈正方形，分支邊長(zhǎng)在12-16nm。
對(duì)樣品進(jìn)行高分辨電鏡測(cè)試，用來(lái)分析其微結(jié)構(gòu)，圖2給出了該產(chǎn)物的高分辨電鏡照片，插圖為低倍透射電鏡照片，由圖2照片中可見(jiàn)TiO2(110)面間距為0.325nm，[110]軸則垂直于(110)面指向棒壁，納米棒的生長(zhǎng)方向即是
方向；相對(duì)應(yīng)的產(chǎn)物的選區(qū)電子衍射圖像見(jiàn)圖3進(jìn)一步證明了TiO2的完好金紅石結(jié)晶以及沿著
軸生長(zhǎng)。
由圖4給出的產(chǎn)物XRD譜可見(jiàn)，所有的峰值都很好的與金紅石相TiO2的衍射峰相吻合。
以上的檢測(cè)和分析綜合證明了本實(shí)施例得到的產(chǎn)物是完好的三維蒲公英狀金紅石相TiO2微球。
采用本發(fā)明方法不需使用襯底即可獲得蒲公英狀TiO2粉體，產(chǎn)品易于收集且生產(chǎn)周期短，利于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)；產(chǎn)品晶型完好、尺寸小，能夠在微觀領(lǐng)域具有更好的電子遷移，光電轉(zhuǎn)換性能。
由于本發(fā)明產(chǎn)物既具有納米顆粒的大比表面積，又同時(shí)具有納米棒一維結(jié)構(gòu)特有的電子性質(zhì)，在用于催化劑以及新型染料敏化電池領(lǐng)域中能夠有效的提高光電轉(zhuǎn)換效率；二氧化鈦對(duì)2-9GH2無(wú)線電波有較強(qiáng)的介電吸收性質(zhì)，蒲公英狀TiO2微球的發(fā)散分支間能夠多次反射吸收，與其他材料復(fù)合，可以制造新的復(fù)合隱身材料；大的比表面積和TiO2本身具有較強(qiáng)的吸附作用結(jié)合，還可以應(yīng)用于載體材料以及復(fù)合材料的添加劑中。
實(shí)施例2配制TiCl30.15mol/L溶液，溶液PH值為3，將14ml該溶液裝入容積為20ml的帶有聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓釜中，升溫至190℃，內(nèi)部蒸汽壓12×105帕，水熱反應(yīng)4小時(shí)，其余步驟與實(shí)施例1相同，得到白色粉末。
圖5是本實(shí)施例2產(chǎn)物的電子掃描照片，其中的插圖為其獨(dú)立的微球電鏡照片。
在圖5中的電子掃描照片中可以看到本實(shí)施例2產(chǎn)物是直徑在0.3-0.35um，由中心發(fā)散的分支截面為正方形，且邊長(zhǎng)在10-18nm，分支長(zhǎng)100-130nm的蒲公英狀金紅石相TiO2微球結(jié)構(gòu)。
實(shí)施例3配制含有NaCl 10mol/L和TiCl30.15mol/L的混合溶液，添加1mol/L的NaOH溶液0.25ml調(diào)整至溶液PH值為4.5，將14ml該混合溶液裝入容積為20ml的帶有聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓釜中，升溫至190℃，內(nèi)部蒸汽壓12×105帕，水熱反應(yīng)4小時(shí)，其余步驟與實(shí)施例1相同，得到白色粉末。
圖6給出了本實(shí)施例3產(chǎn)物的電子掃描照片。
在圖6電子掃描照片中可以看到本實(shí)施例3產(chǎn)物是直徑在1.4-1.8um，由中心發(fā)散的分支截面為正方形，且邊長(zhǎng)在10-18nm，分支長(zhǎng)700-900nm的蒲公英狀金紅石相TiO2微球結(jié)構(gòu)。
實(shí)施例4配制含有NaCl 7mol/L和TiCl30.16mol/L的混合溶液，溶液PH值為3，將14ml該混合溶液裝入容積為20ml的帶有聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓釜中，升溫至200℃，內(nèi)部蒸汽壓13×105帕，水熱反應(yīng)6小時(shí)，其余步驟與實(shí)施例1相同，得到白色粉末。
圖7給出了本實(shí)施例4產(chǎn)物的電子掃描照片。
在圖7電子掃描照片中可以看到本實(shí)施例4產(chǎn)物是直徑在1.2-1.7um，由中心發(fā)散的分支截面為正方形，且邊長(zhǎng)在10-16nm，分支長(zhǎng)500-800nm的蒲公英狀金紅石相TiO2微球結(jié)構(gòu)。
實(shí)施例5配制含有NaCl 10mol/L和TiCl30.14mol/L的混合溶液，添加1mol/L的NaOH溶液0.45ml調(diào)整至溶液PH值為7，將14ml該混合溶液裝入容積為20ml的帶有聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓釜中，升溫至160℃，內(nèi)部蒸汽壓6×105帕，水熱反應(yīng)3小時(shí)，其余步驟與實(shí)施例1相同，得到白色粉末。
圖8給出了本實(shí)施例5產(chǎn)物的電子掃描照片。
在圖8電子掃描照片中可以看到本實(shí)施例5產(chǎn)物是直徑在0.35-0.4um，由中心發(fā)散的分支截面為正方形，且邊長(zhǎng)在10-18nm，分支長(zhǎng)150-200nm的蒲公英狀金紅石相TiO2微球結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種蒲公英狀二氧化鈦微球的制備方法，其特征在于用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)含有NaCl0-12mol/L和TiCl30.13-0.17mol/L的水溶液PH值在3-8之間；在4×105-14×105帕、160-210℃反應(yīng)2-7小時(shí)；自然冷卻到60℃以下，經(jīng)清洗、過(guò)濾和干燥，即得到TiO2粉體。
2.采用權(quán)利要求1所述方法制備的蒲公英狀TiO2粉體，具有三維結(jié)構(gòu)，特征在于其為呈蒲公英形狀的金紅石相二氧化鈦微球；微球直徑尺寸在0.2-2.5um；由中心發(fā)散的分支截面為正方形，邊長(zhǎng)在10-18nm，分支長(zhǎng)0.1-1.2um。
全文摘要
本發(fā)明蒲公英狀二氧化鈦微球及其制備方法，特征是用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)含有NaCl0－12mol/L和TiCl
文檔編號(hào)C01G23/00GK1915832SQ20061004146
公開(kāi)日2007年2月21日 申請(qǐng)日期2006年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月8日
發(fā)明者白雪蓮, 王海千, 王曉平, 謝斌, 侯建國(guó) 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)