膨脹和應力變化，從而使得電極材料具有優(yōu)異的充放電比容量、倍率性能以及循環(huán)性能。
[0041]實施例2
[0042]將1.5mL四氯化鈦加入到84mL異丙醇中，攪拌30分鐘。將上述溶液轉(zhuǎn)移至150mL反應釜中，于200°C下反應3小時。然后，將所得產(chǎn)物用乙醇反復洗滌、離心、干燥，即可得到納米棒構筑的二氧化鈦空心球。圖6是實施例2的掃描電鏡圖。二氧化鈦核殼結構直徑為4 ym左右，殼層厚度為I μπι，核心部分直徑為1.8μπι左右。此外，殼層由大量呈輻射狀的納米棒組成，納米棒尺寸為?15nm。
[0043]實施例3
[0044]將1.5mL四氯化鈦加入到84mL異丙醇中，攪拌30分鐘。將上述溶液轉(zhuǎn)移至150mL反應釜中，于200°C下反應9小時。然后，將所得產(chǎn)物用乙醇反復洗滌、離心、干燥，即可得到納米棒構筑的二氧化鈦空心球。圖7是實施例3的掃描電鏡圖。二氧化鈦空心球直徑為2μπι左右。此外，殼層由大量呈輻射狀的納米棒組成，納米棒尺寸為?15nm。
[0045]實施例4
[0046]將1.5mL四氯化鈦加入到84mL異丙醇中，攪拌30分鐘。將上述溶液轉(zhuǎn)移至150mL反應釜中，于200°C下反應12小時。然后，將所得產(chǎn)物用乙醇反復洗滌、離心、干燥，即可得到納米棒構筑的二氧化鈦空心球。圖8是實施例4的掃描電鏡圖。二氧化鈦空心球直徑為
1.5 μ m左右，殼層厚度為500nm左右，空腔尺寸為500nm左右。此外，殼層由大量呈輻射狀的納米棒組成，納米棒尺寸為?15nm。
[0047]實施例5
[0048]將1.5mL四氯化鈦加入到84mL異丙醇中，攪拌30分鐘。將上述溶液轉(zhuǎn)移至150mL反應釜中，于180°C下反應24小時。然后，將所得產(chǎn)物用乙醇反復洗滌、離心、干燥，即可得到納米棒構筑的二氧化鈦空心球。圖9是實施例5的掃描電鏡圖。二氧化鈦空心球直徑為2 ym左右，殼層厚度為500nm左右，空腔尺寸為I ym左右。殼層由大量呈輻射狀的納米棒組成。
[0049]實施例6
[0050]將1.5mL四氯化鈦加入到84mL異丙醇中，攪拌30分鐘。將上述溶液轉(zhuǎn)移至150mL反應釜中，于160°C下反應24小時。然后，將所得產(chǎn)物用乙醇反復洗滌、離心、干燥，即可得到納米棒構筑的二氧化鈦核殼結構。圖10是實施例6的掃描電鏡圖。二氧化鈦核殼結構直徑為2 μ m左右，殼層厚度為400nm左右，核心部分直徑為1.2 μ m左右。殼層由大量呈輻射狀的納米棒組成，核心部分由納米顆粒堆積而成。
[0051]實施例7
[0052]將1.5mL四氯化鈦加入到84mL異丙醇中，攪拌30分鐘。將上述溶液轉(zhuǎn)移至150mL反應釜中，于140°C下反應24小時。然后，將所得產(chǎn)物用乙醇反復洗滌、離心、干燥，即可得到納米棒構筑的二氧化鈦核殼結構。圖11是實施例7的掃描電鏡圖。二氧化鈦核殼結構直徑為1.2^111左右，殼層厚度為30011111左右，核心部分直徑為50011111左右。殼層由大量呈輻射狀的納米棒組成，核心部分由納米顆粒堆積而成。
[0053]實施例8
[0054]將1.5mL四氯化鈦加入到84mL異丙醇中，攪拌30分鐘。將上述溶液轉(zhuǎn)移至150mL反應釜中，于120°C下反應24小時。然后，將所得產(chǎn)物用乙醇反復洗滌、離心、干燥，即可得到納米棒構筑的二氧化鈦空心球。圖12是實施例8的掃描電鏡圖。二氧化鈦空心球直徑為2 μ m左右，殼層厚度為500nm左右，空腔尺寸為I μ m左右。殼層由大量毛刺狀的納米棒組成，納米棒直徑為15nm左右。
[0055]實施例9
[0056]取200mg實施例1制備的二氧化鈦空心球材料，加入裝有20mL的0.025mg/mL的氯鉑酸水溶液，超聲分散5分鐘，攪拌30分鐘。向上述溶液中加入2mL新鮮的2mg/mL的硼氫化鈉溶液，攪拌2小時。然后，再次加入2mL的2mg/mL的硼氫化鈉溶液，攪拌10小時。產(chǎn)物離心，經(jīng)去離子水、乙醇清洗，60°C干燥，即可制得二氧化鈦空心球/Pt。在該復合材料中，Pt均勻分散在二氧化鈦空心球上。
[0057]取80mg的二氧化鈦空心球/Pt復合材料，分散于80mL的水溶液(含30mL甲醇)中，避光攪拌30分鐘。光照前，將整個光解水裝置抽真空，相對真空度達到-lOOkPa，反應裝置溫度維持在15°C左右，以300W氙燈為光源，采用頂端照射模式。實施例9制備的中空結構二氧化鈦/Pt復合材料具有優(yōu)良的光解水產(chǎn)氫效率(如圖13所示)，可達到14164 μ moIg:h 1O
[0058]實施例10
[0059]取200mg實施例1制備的二氧化鈦空心球，加入裝有20mL的0.05mg/mL的氯鉑酸水溶液，超聲分散5分鐘，攪拌30分鐘。向上述溶液中加入2mL新鮮的2mg/mL的硼氫化鈉溶液，攪拌2小時。然后，再次加入2mL的2mg/mL的硼氫化鈉溶液，攪拌10小時。產(chǎn)物離心，經(jīng)去離子水、乙醇清洗，60°C干燥，即可制得中空結構二氧化鈦/Pt。在該體系中，Pt均勻分散在二氧化鈦納米棒上。實施例10制備的二氧化鈦空心球/Pt催化劑具有優(yōu)良的光解水產(chǎn)氫性能(如圖13所示)，可達到8229.Symolg-V1O
[0060]實施例11
[0061]取200mg實施例1制備的二氧化鈦空心球，加入裝有20mL的0.lmg/mL的氯鉑酸水溶液，超聲分散5分鐘，攪拌30分鐘。向上述溶液中加入2mL新鮮的2mg/mL的硼氫化鈉溶液，攪拌2小時。然后，再次加入2mL的2mg/mL的硼氫化鈉溶液，攪拌10小時。產(chǎn)物離心，經(jīng)去離子水、乙醇清洗，60°C干燥，即可制得中空結構二氧化鈦/Pt。在該體系中，Pt均勻分散在二氧化鈦納米棒上。實施例11制備的二氧化鈦空心球/Pt催化劑具有優(yōu)良的光解水產(chǎn)氫性能(如圖13所示)，可達到14218.2 ymolg^h'
[0062]需要說明的是，本領域的普通技術人員應當理解，對本發(fā)明的技術方案進行修改或等同替換，而不脫離本發(fā)明技術方案的宗旨和范圍，均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍中。
【主權項】
1.一種納米棒構筑的二氧化鈦空心球，其特征在于，所述納米棒構筑的二氧化鈦空心球直徑在I?4 μ m，所述中空結構的殼層厚度在300?500nm，所述二氧化鈦空心球是由大量近似平行的納米棒自主裝而形成，納米棒的直徑在10?15nm，晶型為銳鈦礦相。
2.一種納米棒構筑的二氧化鈦空心球的制備方法，其特征在于，其包含以下步驟: 1)將四氯化鈦逐滴加入至異丙醇中，攪拌10?30分鐘，形成白色溶液，所述四氯化鈦和異丙醇的體積比為1:40?1:60 ; 2)將步驟I)所得的溶液轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯內(nèi)襯反應釜中，在100?220°C烘箱中，恒溫放置1.5?48小時; 3)冷卻至室溫，樣品經(jīng)乙醇洗滌、離心、干燥，即可得到納米棒構筑的二氧化鈦空心球。
3.按照權利要求1所述的納米棒構筑的二氧化鈦空心球在鋰離子電池負極材料中的應用。
4.按照權利要求1所述的納米棒構筑的二氧化鈦空心球在光催化領域中的應用。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種超高穩(wěn)定性、高充放電比容量和優(yōu)良倍率性能的納米棒構筑的二氧化鈦空心球及其制備方法。本發(fā)明采用溶劑熱法，將鈦源溶于異丙醇中，攪拌均勻，得到混合溶液。將上述溶液轉(zhuǎn)移至帶有具有聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應釜中，放置于100～220℃烘箱中，恒溫1.5～48小時后，冷卻至室溫，將產(chǎn)物經(jīng)乙醇洗滌、離心、干燥，即可得到納米棒構筑的二氧化鈦空心球。本發(fā)明采用溶劑熱反應，實現(xiàn)一步法合成納米棒構筑的二氧化鈦空心球。該二氧化鈦空心球可應用于鋰離子電池負極材料。同時，該結構作為光催化劑，其特殊的納米棒等級空心結構，可調(diào)控光的吸收和使用，提高其光催化活性，在光催化、光解水以及染料敏化太陽能電池等領域有著廣泛應用前景。
【IPC分類】C01G23-053, B82Y30-00, B82Y40-00
【公開號】CN104860349
【申請?zhí)枴緾N201510193435
【發(fā)明人】李昱, 金俊, 黃紹專, 劉婧, 王超, 彭昊陽, 王洪恩, 吳旻, 陳麗華, 蘇寶連
【申請人】武漢理工大學
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年4月22日