專利名稱：一種Ti³⁺離子摻雜的多孔二氧化鈦材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多孔二氧化鈦的制備方法，尤其涉及一種具有一氧化碳室溫氣敏特性的Ti3+離子摻雜的多孔二氧化鈦材料的制備方法。屬于氣體傳感領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)化和自動(dòng)化發(fā)展進(jìn)程的不斷推進(jìn)，我們?cè)跒樯顒?chuàng)造巨大財(cái)富和便利的同時(shí)也伴隨著易燃易爆及有毒有害氣體的威脅。它們不僅污染環(huán)境，更加威脅到我們的身體健康以及人身財(cái)產(chǎn)安全。一氧化碳(CO)便是其中最為常見的一種有毒的易燃易爆氣體。CO無(wú)色、無(wú)臭、無(wú)味，很容易被人忽略而致中毒。它進(jìn)入人體后會(huì)和血液中的血紅蛋白結(jié)合， 進(jìn)而使血紅蛋白不能與氧氣結(jié)合，從而引起機(jī)體組織出現(xiàn)缺氧，導(dǎo)致人體窒息死亡。CO還是一種易燃易爆氣體。與空氣混合達(dá)到爆炸極限(12% 75%)時(shí)，遇明火、高溫均易引起燃燒爆炸。然而，CO的危險(xiǎn)隱患在生活中隨處可見，其中包括含碳物質(zhì)燃燒不完全時(shí)產(chǎn)生的CO氣體；家庭生活中煤爐產(chǎn)生的煤氣或液化氣管道漏氣；以及工業(yè)生產(chǎn)中的CO泄漏，而工業(yè)生產(chǎn)中接觸CO的作業(yè)達(dá)到70余種，如冶金工業(yè)中煉焦、煉鐵、鍛冶、鑄造和熱處理的生產(chǎn)
坐寸ο目前，已經(jīng)有多種不同類型的CO氣體傳感器被開發(fā)出來并投入應(yīng)用。主要包括金屬氧化物半導(dǎo)體型傳感器、電化學(xué)固體電解質(zhì)型傳感器以及電化學(xué)固體高分子電解質(zhì)型傳感器等。其中金屬氧化物半導(dǎo)體型傳感器基于成本低廉，穩(wěn)定性高以及便于攜帶等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于家庭、工廠生產(chǎn)環(huán)境中CO氣體含量的檢測(cè)。已經(jīng)被用來作為CO氣體傳感器的金屬氧化物半導(dǎo)體有Sn02、ZnO、Ti02、WO3等。金屬氧化物半導(dǎo)體型傳感器的氣敏特性的基本工作原理為在一定溫度下，金屬氧化物半導(dǎo)體材料跟所接觸的氣體發(fā)生氧化還原反應(yīng)而導(dǎo)致自身電阻值發(fā)生變化，通過檢測(cè)材料電阻的變化即可達(dá)到檢測(cè)氣體濃度的目的。然而，金屬氧化物半導(dǎo)體材料的室溫本征電阻普遍偏大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了設(shè)備的檢測(cè)極限。另外，半導(dǎo)體材料與氣體的表面反應(yīng)動(dòng)力學(xué)作為傳感過程的重要環(huán)節(jié)，在室溫下也往往太低，無(wú)法實(shí)現(xiàn)較快的響應(yīng)和恢復(fù)。因此，高溫加熱一直是金屬氧化物半導(dǎo)體型傳感器氣體檢測(cè)必不可少的工作條件。如Komalkov等人(Adv. Mater. 2003,15,997)報(bào)道的SnO2納米線在工作過程中就需要加熱到300°C才能實(shí)現(xiàn)響應(yīng)。已經(jīng)開發(fā)出的CO氣體金屬氧化物半導(dǎo)體型傳感器在工作中普遍需要加熱到200-300°C甚至更高的溫度。而實(shí)現(xiàn)傳感器的室溫傳感一直是研究的重要方向。室溫檢測(cè)的實(shí)現(xiàn)可以簡(jiǎn)化器件的制作過程，降低生產(chǎn)成本，減少能源消耗，更重要的是能提高傳感器的安全性。這是由于CO作為一種易燃易爆的氣體，一旦濃度過大達(dá)到爆炸極限，處在較高工作溫度的半導(dǎo)體傳感器本身就可能成為著火點(diǎn)，進(jìn)而導(dǎo)致燃燒爆炸等更加嚴(yán)重的險(xiǎn)情。為了實(shí)現(xiàn)CO的室溫檢測(cè)，人們?cè)谘芯恐凶隽撕芏嗟膰L試。比如，Ganhua Lu等人(Adv. Mater. 2009, 21, 2487)報(bào)道的將SnO2納米晶體與碳納米管復(fù)合，結(jié)合碳納米管的強(qiáng)吸附能力以及高的導(dǎo)電性能實(shí)現(xiàn)了對(duì)CO的室溫檢測(cè)。還有E. Comini等人(Sensors and Actuators B 2000,65, 260)報(bào)道的通過紫外照射來提高SnO2條帶的吸附動(dòng)力學(xué)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)它的室溫檢測(cè)。但是，選擇性和響應(yīng)速率過低一直是已有的CO室溫半導(dǎo)體傳感器發(fā)展和應(yīng)用的重要制約因素。因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員致力于開發(fā)一種新型的具有低功耗、高安全性的室溫檢測(cè)、高選擇性和高靈敏度的金屬氧化物半導(dǎo)體型CO氣體傳感材料，對(duì)該材料的開發(fā)是重要的研究課題，具有廣闊的應(yīng)用前景和現(xiàn)實(shí)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種Ti3+離子摻雜的多孔二氧化鈦材料的制備方法，該多孔二氧化鈦材料具有室溫CO氣敏特性，與其它氣敏材料相比，除了可以在室溫條件下實(shí)現(xiàn)對(duì)CO的傳感外，還具備低成本、高靈敏度、高安全性、高選擇性等特點(diǎn)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種具有一氧化碳室溫氣敏特性的多孔二氧化鈦材料，其特征在于，所述多孔二氧化鈦材料為Ti3+離子摻雜的多孔二氧化鈦材料，其形貌是微米級(jí)別的棒狀粒子，具有I IOnm的多級(jí)孔結(jié)構(gòu)，比表面積為62.1 80. 9m2g—1，Ti3+離子的摻雜量為22. 5% 29. 8%，且Ti3+離子摻雜在材料的淺表層位置。其中，
搶.九MTi3+離子的個(gè)數(shù)
@Ti3+離子的個(gè)數(shù)+ Ti4+離子的個(gè)數(shù)本發(fā)明還提供了一種Ti3+離子摻雜的多孔二氧化鈦材料的制備方法，包括以下步驟a)將鈦酸丁酯加入到乙二醇中攪拌均勻至澄清，經(jīng)加熱回流處理后，自然冷卻至室溫，得到白色的固液混合物；其中，鈦酸丁酯的分子式為Ti(OC4H9)4 ；b)將所述固液混合物分散到無(wú)水乙醇中、離心、然后分散到去離子水中、再離心，重復(fù)3 5次，從而除去表面吸附的雜質(zhì)，在60°C條件下烘干后，得到白色的鈦乙二醇鹽粉末；c)將所述鈦乙二醇鹽粉末分散到去離子水中，用光照射后，制得多孔TiO2固液混合物；d)將所述多孔TiO2固液混合物分散到無(wú)水乙醇中、離心、然后分散到去離子水中、再離心，重復(fù)3 5次，從而除去表面吸附的雜質(zhì)，在60°C條件下烘干后，得到干燥的多孔TiO2粉末；e)將所述干燥的多孔TiO2粉末與還原劑混合研磨均勻后，在惰性氣氛下，高溫焙燒后，自然冷卻至室溫，得到黑色的Ti3+離子摻雜的多孔二氧化鈦材料。進(jìn)一步地，其中，步驟a)中所述乙二醇的體積為所述鈦酸丁酯體積的9 11倍。所述加熱回流處理是指在160 180°C條件下，將乙二醇、鈦酸丁酯和偏釩酸銨的混合液回流2 4h。進(jìn)一步地，其中，步驟c)中所述鈦乙二醇鹽粉末分散到所述去離子水中的量為I 3g/100mL所述去離子水，即在IOOmL去離子水中，分散I 3g所述鈦乙二醇鹽固體粉末。所述光為高壓汞燈產(chǎn)生的紫外光，光照射時(shí)間為2 4h。進(jìn)一步地，其中，步驟e)中所述還原劑為尿素。所述還原劑與所述干燥的多孔TiO2粉末的摩爾比為4 :1 6 :1。所述惰性氣氛是指氮?dú)夂蜌鍤庵械囊环N，或其任意混合氣體。所述高溫焙燒是指在650 750°C加熱約8 12h。所述的研磨均勻是指連續(xù)研磨約lOmin，得到混合的粉末呈現(xiàn)均勻的淡黃色。與其它CO傳感材料相比較，本發(fā)明的Ti3+離子摻雜的多孔二氧化鈦材料可以在室溫條件下，實(shí)現(xiàn)對(duì)CO選擇性的傳感。該多孔二氧化鈦材料通過大量的Ti3+離子摻雜，一方面，大大地降低了半導(dǎo)體本身的 本征電阻，使其在室溫條件下的電阻值也能保持在檢測(cè)極限范圍之內(nèi)；另一方面 ，大大地提高了材料表面與氧氣的室溫反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，進(jìn)而保證了多孔二氧化鈦材料在室溫下對(duì)CO的響應(yīng)和恢復(fù)速度。另外，本發(fā)明的Ti3+離子摻雜的多孔二氧化鈦材料在實(shí)際傳感器件應(yīng)用中無(wú)需加熱，簡(jiǎn)化了傳感器件，避免了 CO氣體傳感過程中成為著火點(diǎn)，提高了裝置的安全性。本發(fā)明還將制得的Ti3+離子摻雜的多孔二氧化鈦材料加入到乙醇中，制得氣敏漿料。再取長(zhǎng)4mm，直徑Imm的氧化鋁管作為氣敏測(cè)試元件，并在氧化鋁管的兩端固定了一對(duì)金電極以及兩根鉬絲。將氣敏漿料均勻地涂在氧化鋁管上，室溫干燥6 8h。將干燥好的氣敏元件固定在CGS-8氣敏測(cè)試系統(tǒng)(北京精英技術(shù)有限公司)上進(jìn)行氣敏測(cè)試。分別在CO、氫氣、甲烷、甲醇、以及丙酮中進(jìn)行不同濃度的室溫氣敏測(cè)試，結(jié)果顯示在室溫條件下，本發(fā)明中的Ti3+離子摻雜的多孔二氧化鈦材料僅對(duì)CO有很強(qiáng)的響應(yīng)，對(duì)氫氣、甲燒、甲醇、以及丙酮均沒有響應(yīng)。因此，本發(fā)明中的Ti3+離子摻雜的多孔二氧化鈦材料在室溫下對(duì)CO具有很高的選擇性。除此之外，本發(fā)明所提供的Ti3+離子摻雜的多孔二氧化鈦材料，還具有在空氣中穩(wěn)定存在，不易被氧化，便于存放；安全、無(wú)毒、不污染環(huán)境，屬于環(huán)境友好型材料；制備方法簡(jiǎn)單易行，所用的反應(yīng)物廉價(jià)易得，所用的溶劑污染小且可回收利用等優(yōu)良特性。以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一步說明，以充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例1所制備的Ti3+離子摻雜的多孔二氧化鈦材料的X射線衍射圖；其中A-銳鈦礦相TiO2 ；R-金紅石相TiO2 ；圖2是本發(fā)明實(shí)施例1所制備的Ti3+離子摻雜的多孔二氧化鈦材料的X射線光電子能譜；其中1和2-Ti4+離子；3和4-Ti3+離子；圖3是本發(fā)明實(shí)施例1所制備的Ti3+離子摻雜的多孔二氧化鈦材料的低倍透射電鏡照片；圖4是本發(fā)明實(shí)施例1所制備的Ti3+離子摻雜的多孔二氧化鈦材料的高分辨透射電鏡照片；圖5是本發(fā)明實(shí)施例1所制備的Ti3+離子摻雜的多孔二氧化鈦材料的氮?dú)馕降葴鼐€；圖6是本發(fā)明實(shí)施例1所制備的Ti3+離子摻雜的多孔二氧化鈦材料的孔分布圖；圖7是本發(fā)明實(shí)施例18所制備的Ti3+離子摻雜的多孔二氧化鈦材料的在室溫下，對(duì)不同濃度CO的響應(yīng)-恢復(fù)曲線；其中，a_空氣；b-濃度為IOOppm的CO ;c_濃度為500ppm的CO ;d_濃度為5000ppm的⑶；c-濃度為IOOOOppm的CO ；圖8是本發(fā)明實(shí)施例19所制備的Ti3+離子摻雜的多孔二氧化鈦材料的在室溫下，對(duì)5000ppm濃度的CO連續(xù)四次的響應(yīng)-恢復(fù)曲線；其中，a-空氣；d-濃度為5000ppm的CO。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。 實(shí)施例1 :向90mL的乙二醇溶劑中加入IOmL的鈦酸丁酯，攪拌至澄清透明；攪拌2min后，將該溶液轉(zhuǎn)移到圓底燒瓶中，在160°C下回流2h，得到白色的固液混合物，然后自然冷卻至室溫；用離心機(jī)將上述混合物分離得到鈦乙二醇鹽固體，然后在無(wú)水乙醇和去離子水中分別分散，離心數(shù)次，最后烘干。稱取4g干燥的鈦乙二醇鹽固體粉末分散在400mL水中，用紫外光照射2h，得到多孔TiO2的固液混合物。用離心機(jī)將上述多孔TiO2的固液混合物分離得到多孔TiO2固體，然后在無(wú)水乙醇和去離子水中分別分散，離心數(shù)次，最后烘干。稱取Ig尿素與O. 32g干燥的多孔TiO2固體粉末混合，并且研磨IOmin直到粉末顏色呈現(xiàn)均勻的淡黃色。在氮?dú)夥諊拢瑢⒀心サ玫降幕旌衔锓勰┰?50°C條件下，加熱8h。在氮?dú)夥諊?，自然冷卻至室溫，得到黑色的Ti3+離子摻雜的多孔二氧化鈦材料。該材料是微米級(jí)別的棒狀粒子，且具有I IOnm的多級(jí)孔結(jié)構(gòu)，比表面積為80. Qm2g'通過定量分析，本發(fā)明中的材料中的Ti3+離子的摻雜量為22.5%。圖1為本實(shí)施例制備的Ti3+離子摻雜的多孔二氧化鈦材料的X射線衍射圖。結(jié)果表明材料的主體組分是TiO2，包含銳鈦礦相(A)和金紅石相(R)兩個(gè)晶相。圖2為本實(shí)施例制備的Ti3+離子摻雜的多孔二氧化鈦材料的X射線光電子能譜。結(jié)果證明了材料中還原產(chǎn)物Ti3+離子的存在，且通過擬合計(jì)算得到Ti3+離子的摻雜量為22. 5%。圖3為本實(shí)施例制備的Ti3+離子摻雜的多孔二氧化鈦材料的低倍透射電鏡照片。結(jié)果表明二氧化鈦材料為微米級(jí)別的棒狀粒子。圖4為本實(shí)施例制備的Ti3+離子摻雜的多孔二氧化鈦材料的高分辨透射電鏡照片。從圖中可以看出，該材料具有多孔結(jié)構(gòu)。圖5為本實(shí)施例制備的Ti3+離子摻雜的多孔二氧化鈦材料的氮?dú)馕降葴鼐€。結(jié)果進(jìn)一步證明了材料為典型的多孔結(jié)構(gòu)材料，且比表面積約為80. 9!!! '圖6為本實(shí)施例制備的Ti3+離子摻雜的多孔二氧化鈦材料的孔分布圖。結(jié)果表明材料具有I IOnm的多級(jí)孔結(jié)構(gòu)。實(shí)施例2 向IOOmL的乙二醇溶劑中加入IOmL的鈦酸丁酯，攪拌至澄清透明；攪拌2min后，將該溶液轉(zhuǎn)移到圓底燒瓶中，在160°C下回流2h，得到白色的固液混合物，然后自然冷卻至室溫；用離心機(jī)將上述混合物分離得到鈦乙二醇鹽固體，然后在無(wú)水乙醇和去離子水中分別分散，離心數(shù)次，最后烘干。稱取4g干燥的鈦乙二醇鹽固體粉末分散在400mL水中，用紫外光照射2h，得到多孔TiO2的固液混合物。用離心機(jī)將上述多孔TiO2的固液混合物分離得到多孔TiO2固體，然后在無(wú)水乙醇和去離子水中分別分散，離心數(shù)次，最后烘干。稱取Ig尿素與O. 32g干燥的多孔TiO2固體粉末混合，并且研磨IOmin直到粉末顏色呈現(xiàn)均勻的淡黃色。在氮?dú)夥諊?，將研磨得到的混合物粉末?50°C條件下，加熱8h。在氮?dú)夥諊?，自然冷卻至室溫，得到黑色的Ti3+離子摻雜的多孔二氧化鈦材料。該材料是微米級(jí)別的棒狀粒子，且具有I IOnm的多級(jí)孔結(jié)構(gòu)，比表面積為80. Qm2g'通過定量分析，本發(fā)明中的材料中Ti3+離子的摻雜量為22. 5%。實(shí)施例3 向IlOmL的乙二醇溶劑中加入IOmL的鈦酸丁酯，攪拌至澄清透明；攪拌2min后，將該溶液轉(zhuǎn)移到圓底燒瓶中，在160°C下回流2h，得到白色的固液混合物，然后自然冷卻至室溫；用離心機(jī)將上述混合物分離得到鈦乙二醇鹽固體，然后在無(wú)水乙醇和去離子水中分 別分散，離心數(shù)次，最后烘干。稱取4g干燥的鈦乙二醇鹽固體粉末分散在400mL水中，用紫外光照射2h，得到多孔TiO2的固液混合物。用離心機(jī)將上述多孔TiO2的固液混合物分離得到多孔TiO2固體，然后在無(wú)水乙醇和去離子水中分別分散，離心數(shù)次，最后烘干。稱取Ig尿素與O. 32g干燥的多孔TiO2固體粉末混合，并且研磨IOmin直到粉末顏色呈現(xiàn)均勻的淡黃色。在氮?dú)夥諊?，將研磨得到的混合物粉末?50°C條件下，加熱8h。在氮?dú)夥諊?，自然冷卻至室溫，得到黑色的Ti3+離子摻雜的多孔二氧化鈦材料。該材料是微米級(jí)別的棒狀粒子，且具有I IOnm的多級(jí)孔結(jié)構(gòu)，比表面積為80. Qm2g'通過定量分析，本發(fā)明中的材料中Ti3+離子的摻雜量為22. 5%。實(shí)施例4 向90mL的乙二醇溶劑中加入IOmL的鈦酸丁酯，攪拌至澄清透明；攪拌2min后，將該溶液轉(zhuǎn)移到圓底燒瓶中，在170°C下回流2h，得到白色的固液混合物，然后自然冷卻至室溫；用離心機(jī)將上述混合物分離得到鈦乙二醇鹽固體，然后在無(wú)水乙醇和去離子水中分別分散，離心數(shù)次，最后烘干。稱取4g干燥的鈦乙二醇鹽固體粉末分散在400mL水中，用紫外光照射2h，得到多孔TiO2的固液混合物。用離心機(jī)將上述多孔TiO2的固液混合物分離得到多孔TiO2固體，然后在無(wú)水乙醇和去離子水中分別分散，離心數(shù)次，最后烘干。稱取Ig尿素與O. 32g干燥的多孔TiO2固體粉末混合，并且研磨IOmin直到粉末顏色呈現(xiàn)均勻的淡黃色。在氮?dú)夥諊?，將研磨得到的混合物粉末?50°C條件下，加熱8h。在氮?dú)夥諊?，自然冷卻至室溫，得到黑色的Ti3+離子摻雜的多孔二氧化鈦材料。該材料是微米級(jí)別的棒狀粒子，且具有I IOnm的多級(jí)孔結(jié)構(gòu)，比表面積為80. Qm2g'通過定量分析，本發(fā)明中的材料中的Ti3+離子的摻雜量為22.5%。實(shí)施例5 向90mL的乙二醇溶劑中加入IOmL的鈦酸丁酯，攪拌至澄清透明；攪拌2min后，將該溶液轉(zhuǎn)移到圓底燒瓶中，在180°C下回流2h，得到白色的固液混合物，然后自然冷卻至室溫；用離心機(jī)將上述混合物分離得到鈦乙二醇鹽固體，然后在無(wú)水乙醇和去離子水中分別分散，離心數(shù)次，最后烘干。稱取4g干燥的鈦乙二醇鹽固體粉末分散在400mL水中，用紫外光照射2h，得到多孔TiO2的固液混合物。用離心機(jī)將上述多孔TiO2的固液混合物分離得到多孔TiO2固體，然后在無(wú)水乙醇和去離子水中分別分散，離心數(shù)次，最后烘干。稱取Ig尿素與O. 32g干燥的多孔TiO2固體粉末混合，并且研磨IOmin直到粉末顏色呈現(xiàn)均勻的淡黃色。在氮?dú)夥諊拢瑢⒀心サ玫降幕旌衔锓勰┰?50°C條件下，加熱8h。在氮?dú)夥諊?，自然冷卻至室溫，得到黑色的Ti3+離子摻雜的多孔二氧化鈦材料。該材料是微米級(jí)別的棒狀粒子，且具有I IOnm的多級(jí)孔結(jié)構(gòu)，比表面積為80. Qm2g'通過定量分析，本發(fā)明中的材料中的Ti3+離子的摻雜量為22.5%。實(shí)施例6:向90mL的乙二醇溶劑中加入IOmL的鈦酸丁酯，攪拌至澄清透明；攪拌2min后，將該溶液轉(zhuǎn)移到圓底燒瓶中，在160°C下回流3h，得到白色的固液混合物，然后自然冷卻至室溫；用離心機(jī)將上述混合物分離得到鈦乙二醇鹽固體，然后在無(wú)水乙醇和去離子水中分別
分散，離心數(shù)次，最后烘干。稱取4g干燥的鈦乙二醇鹽固體粉末分散在400mL水中，用紫外光照射2h，得到多孔TiO2的固液混合物。用離心機(jī)將上述多孔TiO2的固液混合物分離得到多孔TiO2固體，然后在無(wú)水乙醇和去離子水中分別分散，離心數(shù)次，最后烘干。稱取Ig尿素與O. 32g干燥的多孔TiO2固體粉末混合，并且研磨IOmin直到粉末顏色呈現(xiàn)均勻的淡黃色。在氮?dú)夥諊拢瑢⒀心サ玫降幕旌衔锓勰┰?50°C條件下，加熱8h。在氮?dú)夥諊?，自然冷卻至室溫，得到黑色的Ti3+離子摻雜的多孔二氧化鈦材料。該材料是微米級(jí)別的棒狀粒子，且具有I IOnm的多級(jí)孔結(jié)構(gòu)，比表面積為80. Qm2g'通過定量分析，本發(fā)明中的材料中的Ti3+離子的摻雜量為22.5%。實(shí)施例7 向90mL的乙二醇溶劑中加入IOmL的鈦酸丁酯，攪拌至澄清透明；攪拌2min后，將該溶液轉(zhuǎn)移到圓底燒瓶中，在160°C下回流4h，得到白色的固液混合物，然后自然冷卻至室溫；用離心機(jī)將上述混合物分離得到鈦乙二醇鹽固體，然后在無(wú)水乙醇和去離子水中分別分散，離心數(shù)次，最后烘干。稱取4g干燥的鈦乙二醇鹽固體粉末分散在400mL水中，用紫外光照射2h，得到多孔TiO2的固液混合物。用離心機(jī)將上述多孔TiO2的固液混合物分離得到多孔TiO2固體，然后在無(wú)水乙醇和去離子水中分別分散，離心數(shù)次，最后烘干。稱取Ig尿素與O. 32g干燥的多孔TiO2固體粉末混合，并且研磨IOmin直到粉末顏色呈現(xiàn)均勻的淡黃色。在氮?dú)夥諊?，將研磨得到的混合物粉末?50°C條件下，加熱8h。在氮?dú)夥諊?，自然冷卻至室溫，得到黑色的Ti3+離子摻雜的多孔二氧化鈦材料。該材料是微米級(jí)別的棒狀粒子，且具有I IOnm的多級(jí)孔結(jié)構(gòu)，比表面積為80. Qm2g'通過定量分析，本發(fā)明中的材料中的Ti3+離子的摻雜量為22.5%。實(shí)施例8 向90mL的乙二醇溶劑中加入IOmL的鈦酸丁酯，攪拌至澄清透明；攪拌2min后，將該溶液轉(zhuǎn)移到圓底燒瓶中，在160°C下回流2h，得到白色的固液混合物，然后自然冷卻至室溫；用離心機(jī)將上述混合物分離得到鈦乙二醇鹽固體，然后在無(wú)水乙醇和去離子水中分別分散，離心數(shù)次，最后烘干。稱取Sg干燥的鈦乙二醇鹽固體粉末分散在400mL水中，用紫外光照射2h，得到多孔TiO2的固液混合物。用離心機(jī)將上述多孔TiO2的固液混合物分離得到多孔TiO2固體，然后在無(wú)水乙醇和去離子水中分別分散，離心數(shù)次，最后烘干。稱取Ig尿素與O. 32g干燥的多孔TiO2固體粉末混合，并且研磨IOmin直到粉末顏色呈現(xiàn)均勻的淡黃色。在氮?dú)夥諊拢瑢⒀心サ玫降幕旌衔锓勰┰?50°C條件下，加熱8h。在氮?dú)夥諊?，自然冷卻至室溫，得到黑色的Ti3+離子摻雜的多孔二氧化鈦材料。該材料是微米級(jí)別的棒狀粒子，且具有I IOnm的多級(jí)孔結(jié)構(gòu)，比表面積為80. Qm2g'通過定量分析，本發(fā)明中的材料中的Ti3+離子的摻雜量為22.5%。實(shí)施例9 向90mL的乙二醇溶劑中加入IOmL的鈦酸丁酯，攪拌至澄清透明；攪拌2min后，將該溶液轉(zhuǎn)移到圓底燒瓶中，在160°C下回流2h，得到白色的固液混合物，然后自然冷卻至室溫；用離心機(jī)將上述混合物分離得到鈦乙二醇鹽固體，然后在無(wú)水乙醇和去離子水中分別分散，離心數(shù)次，最后烘干。稱取9g干燥的鈦乙二醇鹽固體粉末分散在300mL水中，用紫外光照射2h，得到多孔TiO2的固液混合物。用離心機(jī)將上述多孔TiO2的固液混合物分離得到多孔TiO2固體，然后在無(wú)水乙醇和去離子水中分別分散，離心數(shù)次，最后烘干。稱取Ig尿素與O. 32g干燥的多孔TiO2固體粉末混合，并且研磨IOmin直到粉末顏色呈現(xiàn)均勻的淡黃色。在氮?dú)夥諊?，將研磨得到的混合物粉末?50°C條件下，加熱8h。在氮?dú)夥諊?，自然冷卻至室溫，得到黑色的Ti3+離子摻雜的多孔二氧化鈦材料。該材料是微米級(jí)別的棒狀 粒子，且具有I IOnm的多級(jí)孔結(jié)構(gòu)，比表面積為80. Qm2g'通過定量分析，本發(fā)明中的材料中的Ti3+離子的摻雜量為22.5%。實(shí)施例10 向90mL的乙二醇溶劑中加入IOmL的鈦酸丁酯，攪拌至澄清透明；攪拌2min后，將該溶液轉(zhuǎn)移到圓底燒瓶中，在160°C下回流2h，得到白色的固液混合物，然后自然冷卻至室溫；用離心機(jī)將上述混合物分離得到鈦乙二醇鹽固體，然后在無(wú)水乙醇和去離子水中分別分散，離心數(shù)次，最后烘干。稱取4g干燥的鈦乙二醇鹽固體粉末分散在400mL水中，用紫外光照射3h，得到多孔TiO2的固液混合物。用離心機(jī)將上述多孔TiO2的固液混合物分離得到多孔TiO2固體，然后在無(wú)水乙醇和去離子水中分別分散，離心數(shù)次，最后烘干。稱取Ig尿素與O. 32g干燥的多孔TiO2固體粉末混合，并且研磨IOmin直到粉末顏色呈現(xiàn)均勻的淡黃色。在氮?dú)夥諊?，將研磨得到的混合物粉末?50°C條件下，加熱8h。在氮?dú)夥諊?，自然冷卻至室溫，得到黑色的Ti3+離子摻雜的多孔二氧化鈦材料。該材料是微米級(jí)別的棒狀粒子，且具有I IOnm的多級(jí)孔結(jié)構(gòu)，比表面積為80. Qm2g'通過定量分析，本發(fā)明中的材料中的Ti3+離子的摻雜量為22.5%。實(shí)施例11 向90mL的乙二醇溶劑中加入IOmL的鈦酸丁酯，攪拌至澄清透明；攪拌2min后，將該溶液轉(zhuǎn)移到圓底燒瓶中，在160°C下回流2h，得到白色的固液混合物，然后自然冷卻至室溫；用離心機(jī)將上述混合物分離得到鈦乙二醇鹽固體，然后在無(wú)水乙醇和去離子水中分別分散，離心數(shù)次，最后烘干。稱取4g干燥的鈦乙二醇鹽固體粉末分散在400mL水中，用紫外光照射4h，得到多孔TiO2的固液混合物。用離心機(jī)將上述多孔TiO2的固液混合物分離得到多孔TiO2固體，然后在無(wú)水乙醇和去離子水中分別分散，離心數(shù)次，最后烘干。稱取Ig尿素與O. 32g干燥的多孔TiO2固體粉末混合，并且研磨IOmin直到粉末顏色呈現(xiàn)均勻的淡黃色。在氮?dú)夥諊?，將研磨得到的混合物粉末?50°C條件下，加熱8h。在氮?dú)夥諊拢匀焕鋮s至室溫，得到黑色的Ti3+離子摻雜的多孔二氧化鈦材料。該材料是微米級(jí)別的棒狀粒子，且具有I IOnm的多級(jí)孔結(jié)構(gòu)，比表面積為80. 9m2,。通過定量分析，本發(fā)明中的材料中的Ti3+離子的摻雜量為22.5%。
實(shí)施例12 向90mL的乙二醇溶劑中加入IOmL的鈦酸丁酯，攪拌至澄清透明；攪拌2min后，將該溶液轉(zhuǎn)移到圓底燒瓶中，在160°C下回流2h，得到白色的固液混合物，然后自然冷卻至室溫；用離心機(jī)將上述混合物分離得到鈦乙二醇鹽固體，然后在無(wú)水乙醇和去離子水中分別分散，離心數(shù)次，最后烘干。稱取4g干燥的鈦乙二醇鹽固體粉末分散在400mL水中，用紫外光照射2h，得到多孔TiO2的固液混合物。用離心機(jī)將上述多孔TiO2的固液混合物分離得到多孔TiO2固體，然后在無(wú)水乙醇和去離子水中分別分散，離心數(shù)次，最后烘干。稱取1.25g尿素與O. 32g干燥的多孔TiO2固體粉末混合，并且研磨IOmin直到粉末顏色呈現(xiàn)均勻的淡黃色。在氮?dú)夥諊?，將研磨得到的混合物粉末?50°C條件下，加熱8h。在氮?dú)夥諊?，自然冷卻至室溫，得到黑色的Ti3+離子摻雜的多孔二氧化鈦材料。該材料是微米級(jí)別的棒狀粒子，且具有I IOnm的多級(jí)孔結(jié)構(gòu)，比表面積為80. Qm2g'通過定量分析，本發(fā)明中的材料中的Ti3+離子的摻雜量為22.5%。實(shí)施例13 向90mL的乙二醇溶劑中加入IOmL的鈦酸丁酯，攪拌至澄清透明；攪拌2min后，將該溶液轉(zhuǎn)移到圓底燒瓶中，在160°C下回流2h，得到白色的固液混合物，然后自然冷卻至室溫；用離心機(jī)將上述混合物分離得到鈦乙二醇鹽固體，然后在無(wú)水乙醇和去離子水中分別分散，離心數(shù)次，最后烘干。稱取4g干燥的鈦乙二醇鹽固體粉末分散在400mL水中，用紫外光照射2h，得到多孔TiO2的固液混合物。用離心機(jī)將上述多孔TiO2的固液混合物分離得到多孔TiO2固體，然后在無(wú)水乙醇和去離子水中分別分散，離心數(shù)次，最后烘干。稱取1. 5g尿素與O. 32g干燥的多孔TiO2固體粉末混合，并且研磨IOmin直到粉末顏色呈現(xiàn)均勻的淡黃色。在氮?dú)夥諊拢瑢⒀心サ玫降幕旌衔锓勰┰?50°C條件下，加熱8h。在氮?dú)夥諊?，自然冷卻至室溫，得到黑色的Ti3+離子摻雜的多孔二氧化鈦材料。該材料是微米級(jí)別的棒狀粒子，且具有I IOnm的多級(jí)孔結(jié)構(gòu)，比表面積為80. Qm2g'通過定量分析，本發(fā)明中的材料中的Ti3+離子的摻雜量為22.5%。實(shí)施例14 向90mL的乙二醇溶劑中加入IOmL的鈦酸丁酯，攪拌至澄清透明；攪拌2min后，將該溶液轉(zhuǎn)移到圓底燒瓶中，在160°C下回流2h，得到白色的固液混合物，然后自然冷卻至室溫；用離心機(jī)將上述混合物分離得到鈦乙二醇鹽固體，然后在無(wú)水乙醇和去離子水中分別分散，離心數(shù)次，最后烘干。稱取4g干燥的鈦乙二醇鹽固體粉末分散在400mL水中，用紫外光照射2h，得到多孔TiO2的固液混合物。用離心機(jī)將上述多孔TiO2的固液混合物分離得到多孔TiO2固體，然后在無(wú)水乙醇和去離子水中分別分散，離心數(shù)次，最后烘干。稱取Ig尿素與O. 32g干燥的多孔TiO2固體粉末混合，并且研磨IOmin直到粉末顏色呈現(xiàn)均勻的淡黃色。在氮?dú)夥諊拢瑢⒀心サ玫降幕旌衔锓勰┰?00°C條件下，加熱8h。在氮?dú)夥諊?，自然冷卻至室溫，得到黑色的Ti3+離子摻雜的多孔二氧化鈦材料。該材料是微米級(jí)別的棒狀粒子，且具有I IOnm的多級(jí)孔結(jié)構(gòu)，比表面積為66. Qm2g'通過定量分析，本發(fā)明中的材料中的Ti3+離子的摻雜量為26. 1%。實(shí)施例15 向90mL的乙二醇溶劑中加入IOmL的鈦酸丁酯，攪拌至澄清透明；攪拌2min后，將該溶液轉(zhuǎn)移到圓底燒瓶中，在160°C下回流2h，得到白色的固液混合物，然后自然冷卻至室溫；用離心機(jī)將上述混合物分離得到鈦乙二醇鹽固體，然后在無(wú)水乙醇和去離子水中分別分散，離心數(shù)次，最后烘干。稱取4g干燥的鈦乙二醇鹽固體粉末分散在400mL水中，用紫外光照射2h，得到多孔TiO2的固液混合物。用離心機(jī)將上述多孔TiO2的固液混合物分離得到多孔TiO2固體，然后在無(wú)水乙醇和去離子水中分別分散，離心數(shù)次，最后烘干。稱取Ig尿素與O. 32g干燥的多孔TiO2固體粉末混合，并且研磨IOmin直到粉末顏色呈現(xiàn)均勻的淡黃色。在氮?dú)夥諊?，將研磨得到的混合物粉末?50°C條件下，加熱8h。在氮?dú)夥諊?，自然冷卻至室溫，得到黑色的Ti3+離子摻雜的多孔二氧化鈦材料。該材料是微米級(jí)別的棒狀粒子，且具有I IOnm的多級(jí)孔結(jié)構(gòu)，比表面積為62.1m2g'通過定量分析，本發(fā)明中的材料中的Ti3+離子的摻雜量為29.8%。實(shí)施例16 向90mL的乙二醇溶劑中加入IOmL的鈦酸丁酯，攪拌至澄清透明；攪拌2min后，將該溶液轉(zhuǎn)移到圓底燒瓶中，在160°C下回流2h，得到白色的固液混合物，然后自然冷卻至室 溫；用離心機(jī)將上述混合物分離得到鈦乙二醇鹽固體，然后在無(wú)水乙醇和去離子水中分別分散，離心數(shù)次，最后烘干。稱取4g干燥的鈦乙二醇鹽固體粉末分散在400mL水中，用紫外光照射2h，得到多孔TiO2的固液混合物。用離心機(jī)將上述多孔TiO2的固液混合物分離得到多孔TiO2固體，然后在無(wú)水乙醇和去離子水中分別分散，離心數(shù)次，最后烘干。稱取Ig尿素與O. 32g干燥的多孔TiO2固體粉末混合，并且研磨IOmin直到粉末顏色呈現(xiàn)均勻的淡黃色。在氮?dú)夥諊拢瑢⒀心サ玫降幕旌衔锓勰┰?50°C條件下，加熱10h。在氮?dú)夥諊?，自然冷卻至室溫，得到黑色的Ti3+離子摻雜的多孔二氧化鈦材料。該材料是微米級(jí)別的棒狀粒子，且具有I IOnm的多級(jí)孔結(jié)構(gòu)，比表面積為80. Qm2g'通過定量分析，本發(fā)明中的材料中的Ti3+離子的摻雜量為22.5%。實(shí)施例17 向90mL的乙二醇溶劑中加入IOmL的鈦酸丁酯，攪拌至澄清透明；攪拌2min后，將該溶液轉(zhuǎn)移到圓底燒瓶中，在160°C下回流2h，得到白色的固液混合物，然后自然冷卻至室溫；用離心機(jī)將上述混合物分離得到鈦乙二醇鹽固體，然后在無(wú)水乙醇和去離子水中分別分散，離心數(shù)次，最后烘干。稱取4g干燥的鈦乙二醇鹽固體粉末分散在400mL水中，用紫外光照射2h，得到多孔TiO2的固液混合物。用離心機(jī)將上述多孔TiO2的固液混合物分離得到多孔TiO2固體，然后在無(wú)水乙醇和去離子水中分別分散，離心數(shù)次，最后烘干。稱取Ig尿素與O. 32g干燥的多孔TiO2固體粉末混合，并且研磨IOmin直到粉末顏色呈現(xiàn)均勻的淡黃色。在氮?dú)夥諊?，將研磨得到的混合物粉末?50°C條件下，加熱12h。在氮?dú)夥諊拢匀焕鋮s至室溫，得到黑色的Ti3+離子摻雜的多孔二氧化鈦材料。該材料是微米級(jí)別的棒狀粒子，且具有I IOnm的多級(jí)孔結(jié)構(gòu)，比表面積為80. Qm2g'通過定量分析，本發(fā)明中的材料中的Ti3+離子的摻雜量為22.5%。實(shí)施例18 向90mL的乙二醇溶劑中加入IOmL的鈦酸丁酯，攪拌至澄清透明；攪拌2min后，將該溶液轉(zhuǎn)移到圓底燒瓶中，在160°C下回流2h，得到白色的固液混合物，然后自然冷卻至室溫；用離心機(jī)將上述混合物分離得到鈦乙二醇鹽固體，然后在無(wú)水乙醇和去離子水中分別分散，離心數(shù)次，最后烘干。稱取4g干燥的鈦乙二醇鹽固體粉末分散在400mL水中，用紫外光照射2h，得到多孔TiO2的固液混合物。用離心機(jī)將上述多孔TiO2的固液混合物分離得到多孔TiO2固體，然后在無(wú)水乙醇和去離子水中分別分散，離心數(shù)次，最后烘干。稱取Ig尿素與O. 32g干燥的多孔TiO2固體粉末混合，并且研磨IOmin直到粉末顏色呈現(xiàn)均勻的淡黃色。在氮?dú)夥諊拢瑢⒀心サ玫降幕旌衔锓勰┰?50°C條件下，加熱8h。在氮?dú)夥諊?，自然冷卻至室溫，得到黑色的Ti3+離子摻雜的多孔二氧化鈦材料。該材料是微米級(jí)別的棒狀粒子，且具有I IOnm的多級(jí)孔結(jié)構(gòu)，比表面積為80. Qm2g'通過定量分析，本發(fā)明中的材料中的Ti3+離子的摻雜量為22.5%。將得到的黑色Ti3+離子摻雜的多孔二氧化鈦材料與乙醇混合，制得氣敏漿料。取長(zhǎng)4mm，直徑Imm的氧化鋁管作為氣敏測(cè)試元件，并在氧化鋁管的兩端固定了一對(duì)金電極以及兩根鉬絲。將氣敏漿料均勻地涂在氧化鋁管上，在室溫條件下，干燥6 8h。將干燥好的氣敏元件固定在CGS-8氣敏測(cè)試系統(tǒng)上進(jìn)行氣敏測(cè)試。在室溫條件下，分別選擇濃度為IOOppm, 500ppm, 5000ppm, IOOOOppm的CO作為待測(cè)氣體進(jìn)行氣敏靈敏度測(cè)試。圖7是本實(shí)施例制備的Ti3+離子摻雜的多孔二氧化鈦材料在室溫條件下，對(duì)不同濃度CO的響應(yīng)-恢復(fù)曲線。圖中，傳感器在空氣氣氛和待測(cè)氣體氣氛改變時(shí)，產(chǎn)生電阻值的變化被用來評(píng)估傳感器的靈敏度。待測(cè)氣體在傳感器表面吸附和脫附過程中，傳感器電阻變化90%以上所用的時(shí)間，用來評(píng)估傳感器的響應(yīng)和恢復(fù)時(shí)間。實(shí)施例19 向90mL的乙二醇溶劑中加入IOmL的鈦酸丁酯，攪拌至澄清透明；攪拌2min后，將該溶液轉(zhuǎn)移到圓底燒瓶中，在160°C下回流2h，得到白色的固液混合物，然后自然冷卻至室溫；用離心機(jī)將上述混合物分離得到鈦乙二醇鹽固體，然后在無(wú)水乙醇和去離子水中分別分散，離心數(shù)次，最后烘干。稱取4g干燥的鈦乙二醇鹽固體粉末分散在400mL水中，用紫外光照射2h，得到多孔TiO2的固液混合物。用離心機(jī)將上述多孔TiO2的固液混合物分離得到多孔TiO2固體，然后在無(wú)水乙醇和去離子水中分別分散，離心數(shù)次，最后烘干。稱取Ig尿素與O. 32g干燥的多孔TiO2固體粉末混合，并且研磨IOmin直到粉末顏色呈現(xiàn)均勻的淡黃色。在氮?dú)夥諊?，將研磨得到的混合物粉末?50°C條件下，加熱8h。在氮?dú)夥諊拢匀焕鋮s至室溫，得到黑色的Ti3+離子摻雜的多孔二氧化鈦材料。該材料是微米級(jí)別的棒狀粒子，且具有I IOnm的多級(jí)孔結(jié)構(gòu)，比表面積為80. Qm2g'通過定量分析，本發(fā)明中的材料中的Ti3+離子的摻雜量為22.5%。將得到的黑色Ti3+離子摻雜的多孔二氧化鈦材料與乙醇混合，制得氣敏漿料。取長(zhǎng)4mm，直徑Imm的氧化鋁管作為氣敏測(cè)試元件，并在氧化鋁管的兩端固定了一對(duì)金電極以及兩根鉬絲。將氣敏漿料均勻地涂在氧化鋁管上，在室溫條件下，干燥6 8h。將干燥好的氣敏元件固定在CGS-8氣敏測(cè)試系統(tǒng)上進(jìn)行氣敏測(cè)試。在室溫條件下，選擇濃度為5000ppm的CO作為待測(cè)氣體，進(jìn)行連續(xù)四次吸附脫附來檢測(cè)多孔二氧化鈦材料的室溫氣敏性質(zhì)的穩(wěn)定性。圖8是本實(shí)施例制備的Ti3+離子摻雜的多孔二氧化鈦材料在室溫條件下，對(duì)5000ppm濃度的CO氣體連續(xù)四次的響應(yīng)-恢復(fù)曲線。圖中，傳感器在空氣氣氛和待測(cè)氣體氣氛改變時(shí)，產(chǎn)生電阻值的變化被用來評(píng)估傳感器的靈敏度。待測(cè)氣體在傳感器表面吸附和脫附過程中，傳感器電阻變化90%以上所用的時(shí)間，用來評(píng)估傳感器的響應(yīng)和恢復(fù)時(shí)間。實(shí)施例20 向90mL的乙二醇溶劑中加入IOmL的鈦酸丁酯，攪拌至澄清透明；攪拌2min后，將該溶液轉(zhuǎn)移到圓底燒瓶中，在160°C下回流2h，得到白色的固液混合物，然后自然冷卻至室溫；用離心機(jī)將上述混合物分離得到鈦乙二醇鹽固體，然后在無(wú)水乙醇和去離子水中分別分散，離心數(shù)次，最后烘干。稱取4g干燥的鈦乙二醇鹽固體粉末分散在400mL水中，用紫外光照射2h，得到多孔TiO2的固液混合物。用離心機(jī)將上述多孔TiO2的固液混合物分離得到多孔TiO2固體，然后在無(wú)水乙醇和去離子水中分別分散，離心數(shù)次，最后烘干。稱取Ig尿素與O. 32g干燥的多孔TiO2固體粉末混合，并且研磨IOmin直到粉末顏色呈現(xiàn)均勻的淡黃色。在氮?dú)夥諊?，將研磨得到的混合物粉末?50°C條件下，加熱8h。在氮?dú)夥諊?，自然冷卻至室溫，得到黑色的Ti3+離子摻雜的多孔二氧化鈦材料。該材料是微米級(jí)別的棒狀粒子，且具有I IOnm的多級(jí)孔結(jié)構(gòu)，比表面積為80. Qm2g'通過定量分析，本發(fā)明中的材料中的Ti3+離子的摻雜量為22.5%。將得到的黑色Ti3+離子摻雜的多孔二氧化鈦材料與乙醇混合，制得氣敏漿料。取 長(zhǎng)4mm，直徑Imm的氧化鋁管作為氣敏測(cè)試元件，并在氧化鋁管的兩端固定了一對(duì)金電極以及兩根鉬絲。將氣敏漿料均勻地涂在氧化鋁管上，在室溫條件下，干燥6 8h。將干燥好的氣敏元件固定在CGS-8氣敏測(cè)試系統(tǒng)上進(jìn)行氣敏測(cè)試。在室溫條件下，選擇濃度為5000ppm的甲醇、甲烷、氫氣和丙酮作為待測(cè)氣體，進(jìn)行氣敏靈敏度測(cè)試。結(jié)果顯示，本發(fā)明制備的Ti3+離子摻雜的多孔二氧化鈦材料對(duì)甲醇、甲烷、氫氣和丙酮沒有發(fā)生響應(yīng)，即多孔二氧化鈦材料對(duì)CO的室溫氣敏性質(zhì)是選擇性的。以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的較佳具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)無(wú)需創(chuàng)造性勞動(dòng)就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書所確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種具有一氧化碳室溫氣敏特性的多孔二氧化鈦材料，其特征在于，所述多孔二氧化鈦材料為Ti3+離子摻雜的多孔二氧化鈦材料，具有I IOnm的多級(jí)孔結(jié)構(gòu)，比表面積為62.1 80. 9m2g^1, Ti3+離子的摻雜量為22. 5% 29. 8%，且Ti3+離子摻雜在材料的淺表層位置。
2.—種Ti3+離子摻雜的多孔二氧化鈦材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 a)將鈦酸丁酯加入到乙二醇中攪拌均勻至澄清，經(jīng)加熱回流處理后，自然冷卻至室溫，得到白色的固液混合物； b)將所述固液混合物分散到無(wú)水乙醇中、離心、然后分散到去離子水中、再離心，重復(fù)3 5次后，烘干，得到白色的鈦乙二醇鹽粉末； c)將所述鈦乙二醇鹽粉末分散到去離子水中，用光照射后，制得多孔TiO2固液混合物； d)將所述多孔TiO2固液混合物分散到無(wú)水乙醇中、離心、然后分散到去離子水中、再離心，重復(fù)3 5次后，烘干，得到干燥的多孔TiO2固體粉末； e)將所述干燥的多孔TiO2固體粉末與還原劑混合研磨均勻后，在惰性氣氛下，高溫焙燒后，自然冷卻至室溫，得到黑色的Ti3+離子摻雜的多孔二氧化鈦材料。
3.如權(quán)利要求2所述的制備方法，其中，步驟a)中所述乙二醇的體積為所述鈦酸丁酯體積的9 11倍。
4.如權(quán)利要求2所述的制備方法，其中，步驟a)中所述加熱回流處理是指在160 180°C條件下，將乙二醇、鈦酸丁酯和偏釩酸銨的混合液回流2 4h。
5.如權(quán)利要求2所述的制備方法，其中，步驟c)中所述鈦乙二醇鹽粉末分散到所述去離子水中的量為I 3g/100mL所述去離子水。
6.如權(quán)利要求2所述的制備方法，其中，步驟c)中所述光為高壓汞燈產(chǎn)生的紫外光，光照射時(shí)間為2 4h。
7.如權(quán)利要求2所述的制備方法，其中，步驟e)中所述還原劑為尿素。
8.如權(quán)利要求2所述的制備方法，其中，步驟e)中所述還原劑與所述干燥的多孔TiO2固體粉末的摩爾比為4 :1 6 :1。
9.如權(quán)利要求2所述的制備方法，其中，步驟e)中所述惰性氣氛是指氮?dú)夂蜌鍤庵械囊环N，或其任意混合氣。
10.如權(quán)利要求2所述的制備方法，其中，步驟e)中所述高溫焙燒是指在650 750°C加熱約8 12h。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種Ti3+離子摻雜的多孔二氧化鈦材料的制備方法，包括步驟鈦酸丁酯加入乙二醇中攪拌均勻至澄清，加熱回流處理后，冷卻至室溫，得到的白色固液混合物依次經(jīng)過離心、洗滌、干燥，制得的白色鈦乙二醇鹽粉末分散到去離子水中，光照后，制得的多孔TiO2固液混合物依次經(jīng)過離心、洗滌、干燥，得到的多孔TiO2粉末與還原劑混合研磨均勻后，在惰性氣氛下，高溫焙燒，冷卻至室溫，得到黑色的Ti3+離子摻雜的多孔TiO2。本發(fā)明還公開了一種Ti3+離子摻雜的多孔TiO2，該材料具有CO室溫氣敏特性。本發(fā)明的Ti3+離子摻雜的多孔TiO2與其它氣敏材料相比，還具備低成本、高靈敏度、高安全性、高選擇性等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C01G23/08GK103011277SQ20121057298
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月25日
發(fā)明者陳接勝, 蘇娟, 李國(guó)棟, 鄒曉新, 王開學(xué), 魏霄 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)