一種二氧化鈦空心納米球及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種二氧化鈦空心納米球及其制備方法，首先利用微乳法合成有機雜化二氧化硅納米球，為合成二氧化鈦空心納米球提供模板。本發(fā)明采用二(乙酰丙酮基)鈦酸二異丙酯作為包覆TiO2殼層的鈦源，通過將二(乙酰丙酮基)鈦酸二異丙酯的異丙醇溶液注入分散液中，實現(xiàn)TiO2殼層在O-SiO2納米顆粒外層的均勻包覆。本發(fā)明利用O-SiO2模板在堿性環(huán)境中的自發(fā)溶解和殼層的協(xié)助刻蝕作用，實現(xiàn)了一步合成二氧化鈦空心納米結(jié)構(gòu)。該制備方法工藝簡單、易操作、可重復(fù)性好；二氧化鈦空心納米球尺寸均勻；中空的結(jié)構(gòu)有效地提高了比表面積，有利于光催化的進行，提高了光催化活性；具有可見光響應(yīng)的特性，對可見光的利用效率高。
【專利說明】一種二氧化鈦空心納米球及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無機納米材料【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種二氧化鈦空心納米球及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]二氧化鈦(T12)作為一種無毒、穩(wěn)定、高效的光催化劑，已廣泛應(yīng)用于涂料、抗菌劑、水處理、污染物降解等生活和環(huán)保領(lǐng)域。作為光催化劑，二氧化鈦在紫外光的照射下，價帶上的電子躍遷至導(dǎo)帶，產(chǎn)生電子-空穴對，隨后電子和空穴分離，遷移至二氧化鈦表面，然后與表面周圍的水和氧氣作用而產(chǎn)生含氧自由基，形成的含氧自由基具有超強的氧化能力，能夠氧化大部分有機物，將其完全降解成二氧化碳和水。但是，二氧化鈦作為光催化劑的顯著缺點是需要使用紫外光作為激發(fā)光源，這大大限制了其應(yīng)用范圍。另一方面，紫外光在太陽光中僅占一小部分，大部分發(fā)射光都在可見光和紅外光區(qū)。如何提高二氧化鈦對于太陽光的綜合利用效率，是一個實際應(yīng)用中需要解決的問題。
[0003]設(shè)計具有特殊結(jié)構(gòu)的二氧化鈦和對二氧化鈦進行摻雜是提高二氧化鈦太陽光利用率的兩種重要手段。在結(jié)構(gòu)設(shè)計上，空心殼層結(jié)構(gòu)具有一定的優(yōu)勢。由于太陽光在空心結(jié)構(gòu)的內(nèi)部可以不斷的反射，因而光的利用率比較高。同時，這種結(jié)構(gòu)比表面積很大，可以顯著提高材料的光催化活性。因此，空心納米結(jié)構(gòu)在光催化方面具有較高的實用價值。另一方面，通過摻雜的方法可使二氧化鈦的光響應(yīng)范圍擴大，是提高材料對太陽光響應(yīng)范圍的有效手段。尤其是非金屬摻雜的二氧化鈦(如氮摻雜)對可見光的響應(yīng)表現(xiàn)的尤為突出，是將二氧化鈦的光響應(yīng)范圍拓寬的最有效方法之一。此外，由于非晶二氧化鈦在晶化時往往尺寸會明顯長大，如果能得到結(jié)晶度好且小尺寸(<5nm)的二氧化鈦納米晶，將能很大程度上提高其比表面積，使其具有更好的光催化活性。
[0004]硬模板法是大量合成尺寸均一、結(jié)構(gòu)規(guī)則的二氧化鈦空心結(jié)構(gòu)的常用手段，但是該方法有其自身明顯的弱點，主要在于包裹二氧化鈦殼層后，需要增加額外的步驟來除去模板。二氧化硅模板是最常見的一種硬模板，在刻蝕二氧化硅的過程中，一方面增加了時間和勞動力成本；另一方面，刻蝕需要使用氫氟酸或濃氫氧化鈉溶液，在實際操作中存在危險，而且對環(huán)境具有潛在的污染隱患。因此，有必要開發(fā)出一種高效的二氧化鈦空心納米結(jié)構(gòu)合成方法，以減少繁瑣的后續(xù)過程。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明解決的技術(shù)問題在于提供一種二氧化鈦空心納米球及其制備方法，該制備方法工藝簡單、易操作、可重復(fù)性好，制備的二氧化鈦空心納米球尺寸均勻，具有可見光響應(yīng)的特性，對可見光的利用效率高。
[0006]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種二氧化鈦空心納米球的制備方法，包括以下步驟:
a)將環(huán)己烷、非離子表面活性劑、助表面活性劑、去離子水和氨水混合，攪拌后得到第一混合溶液；b)將正硅酸乙酯、N-氨乙基-Y-氨丙基三甲氧基硅烷和環(huán)己烷混合，然后加入所述第一混合溶液中，攪拌后得到第二混合溶液；
c)向所述第二混合溶液中加入乙醇，離心清洗后分散至異丙醇中，形成O-S12納米球的異丙醇溶液，O表示有機雜化；
d)將所述O-S12納米球的異丙醇溶液分散在含有異丙醇、去離子水和氨水的混合溶液中，形成分散液；
e)將二(乙酰丙酮基)鈦酸二異丙酯的異丙醇溶液注入所述分散液中，攪拌，離心清洗后干燥，得到h-Ti02納米球，h表示空心；
f )將所述h-Ti02納米球高溫退火,得到二氧化鈦空心納米球。
[0007]優(yōu)選的，步驟a)中環(huán)己烷、非離子表面活性劑、助表面活性劑、去離子水和氨水的體積比為 150:35:35:8:2。
[0008]優(yōu)選的，步驟b)中正硅酸乙酯和N-氨乙基-Y -氨丙基三甲氧基硅烷的摩爾比為2:1。
[0009]優(yōu)選的，步驟b )中攪拌時間為24小時。
[0010]優(yōu)選的，步驟c)中所述乙醇與第二混合溶液的體積比為1: 1，所述O-S12納米球的異丙醇溶液的濃度為 0.1摩爾/升。
[0011]優(yōu)選的，步驟d)中所述異丙醇、去離子水和氨水的體積比為100:25:3。
[0012]優(yōu)選的，步驟e)中所述二(乙酰丙酮基)鈦酸二異丙酯的異丙醇溶液的濃度為10毫摩爾/升，注射速度為30-60微升/分鐘。
[0013]優(yōu)選的，步驟e)中攪拌時間為12小時。
[0014]優(yōu)選的，步驟f)中所述高溫退火的溫度為800-1000°C，高溫退火的時間為5小時。
[0015]相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種二氧化鈦空心納米球，其化學(xué)式為:h_Ti02 ;其中，h表示空心，所述二氧化鈦空心納米球具有可見光響應(yīng)的特性。
[0016]本發(fā)明提供了一種二氧化鈦空心納米球及其制備方法，首先利用微乳法合成有機雜化二氧化硅納米球，為合成二氧化鈦空心納米球提供模板。在包覆T12時，本發(fā)明采用二(乙酰丙酮基)鈦酸二異丙酯作為包覆T12殼層的鈦源，通過將二(乙酰丙酮基)鈦酸二異丙酯的異丙醇溶液注入分散液中，實現(xiàn)T12殼層在O-S12納米顆粒外層的均勻包覆。本發(fā)明利用O-S12模板在堿性環(huán)境中的自發(fā)溶解和殼層的協(xié)助刻蝕作用，實現(xiàn)了一步合成二氧化鈦空心納米結(jié)構(gòu)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的制備方法工藝簡單、易操作、可重復(fù)性高；制備的二氧化鈦空心納米球尺寸均勻，可以大量生產(chǎn)；中空的結(jié)構(gòu)有效地提高了比表面積，有利于光催化的進行；材料在水中的分散性好，容易形成穩(wěn)定的膠體溶液。此外，退火過程中，部分含氮有機硅烷中的氮元素進入二氧化鈦晶粒，形成氮元素摻雜，使制備的材料具有可見光響應(yīng)的特性，能有效地吸收太陽光中的可見和紫外光，從而提高了材料對太陽光的利用率；同時，由于二氧化鈦殼層表面沉積的二氧化硅的壁壘作用，可以調(diào)控二氧化鈦晶粒的生長，使其具有較小的尺寸，從而增加比表面積，進而提高光催化活性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是實施例1制備的二氧化鈦空心納米球的X射線衍射圖，對應(yīng)的標(biāo)準卡片為21-1272 (JCPDS: 21-1272)，為銳鈦礦型；圖2是實施例1制備的有機雜化二氧化硅納米球的透射電子顯微圖；
圖3是實施例1制備的退火前無定型的二氧化鈦空心納米球的透射電子顯微圖；
圖4是實施例1制備的二氧化鈦空心納米球的透射電子顯微圖；
圖5是實施例2制備的二氧化鈦空心納米球的透射電子顯微圖；
圖6是實施例3制備的二氧化鈦空心納米球的透射電子顯微圖；
圖7是實施例1制備的二氧化鈦空心納米球的局部透視電子顯微圖；
圖8是實施例1制備的二氧化鈦空心納米球的X射線能譜圖；
圖9是實施例1制備的二氧化鈦空心納米球的X射線光電子能譜圖；
圖10是市購二氧化鈦納米粉體P25和實施例1制備的銳鈦礦型二氧化鈦空心納米球的紫外可見漫反射吸收光譜；
圖11是實施例1-3制備的二氧化鈦空心納米球在紫外光條件下催化降解羅丹明B的活性圖；
圖12是實施例1制備的二氧化鈦空心納米球在可見、紫外和可見-紫外等不同光照條件下催化降解羅丹明B的活性圖。

【具體實施方式】
[0018]為了進一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明優(yōu)選實施方案進行描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些描述只是為進一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點，而不是對本發(fā)明權(quán)利要求的限制。
[0019]本發(fā)明實施例公開了一種二氧化鈦空心納米球，其化學(xué)式為:h_Ti02 ;其中，h表示空心，所述二氧化鈦空心納米球具有可見光響應(yīng)的特性。優(yōu)選的，所述二氧化鈦空心納米球的殼層二氧化鈦結(jié)晶為銳鈦礦型。
[0020]相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種二氧化鈦空心納米球的制備方法，包括以下步驟:
a)將環(huán)己烷、非離子表面活性劑、助表面活性劑、去離子水和氨水混合，攪拌后得到第一混合溶液；
b)將正硅酸乙酯、N-氨乙基-Y-氨丙基三甲氧基硅烷和環(huán)己烷混合，然后加入所述第一混合溶液中，攪拌后得到第二混合溶液；
c)向所述第二混合溶液中加入乙醇，離心清洗后分散至異丙醇中，形成O-S12納米球的異丙醇溶液，O表示有機雜化；
d)將所述O-S12納米顆粒的異丙醇溶液分散在含有異丙醇、去離子水和氨水的混合溶液中，形成分散液；
e)將二(乙酰丙酮基)鈦酸二異丙酯的異丙醇溶液注入所述分散液中，攪拌，離心清洗后干燥，得到h-Ti02納米球，“h”表示空心；
f )將所述h-Ti02納米球高溫退火,得到二氧化鈦空心納米球。
[0021]在上述技術(shù)方案中，在包裹二氧化鈦殼層時，N-氨乙基-Y -氨丙基三甲氧基硅烷摻雜的二氧化硅小球可以實現(xiàn)同步刻蝕，無須后續(xù)刻蝕步驟，從而降低成本，并避免環(huán)境污染。同時，顆粒在高溫退火過程中含氮有機硅烷中的氮元素可以摻入二氧化鈦納米晶中，形成氮元素摻雜的二氧化鈦，可以使材料對可見光進行響應(yīng)，從而提高其對太陽光的利用率。再次，材料在自發(fā)刻蝕過程中，殘留有部分二氧化硅在非晶二氧化鈦表面，在退火過程中，可在二氧化鈦殼層表面形成壁壘，控制二氧化鈦晶粒的長大，獲得結(jié)晶度好且尺寸小的二氧化鈦納米晶。
[0022]作為優(yōu)選方案，步驟a)中環(huán)己烷、非離子表面活性劑、助表面活性劑、去離子水和氨水的體積比優(yōu)選為150:35:35:8:2 ;非離子表面活性劑優(yōu)選為Tritox X-100，助表面活性劑優(yōu)選為正己醇。
[0023]步驟b)中正硅酸乙酯和N-氨乙基-Y-氨丙基三甲氧基硅烷的摩爾比優(yōu)選為2:1，更優(yōu)選的，將摩爾比為2:1的正硅酸乙酯和N-氨乙基-Y-氨丙基三甲氧基硅烷溶解在I毫升的環(huán)己烷中。步驟b)中攪拌時間優(yōu)選為24小時。
[0024]作為優(yōu)選方案，步驟c)中所述乙醇與第二混合溶液的體積比優(yōu)選為1:1，所述O-S12納米球的異丙醇溶液的濃度優(yōu)選為0.1摩爾/升。
[0025]步驟d)中所述異丙醇、去離子水和氨水的體積比優(yōu)選為100:25:3 ;所述0^02納米球的異丙醇溶液的體積為I毫升。
[0026]由于二(乙酰丙酮基)鈦酸二異丙酯的異丙醇溶液的注射速度過快，易形成雜質(zhì)，因此，步驟e)中所述二(乙酰丙酮基)鈦酸二異丙酯的異丙醇溶液的濃度優(yōu)選為10毫摩爾/升，注射速度優(yōu)選為30-60微升/分鐘，更優(yōu)選的，注射速度為50微升/分鐘。步驟e)中，如果攪拌時間太短，部分有機雜化二氧化硅模板不能被完全刻蝕，從而無法得到結(jié)構(gòu)一致的二氧化鈦空心納米球，因此，攪拌時間優(yōu)選為12小時，實現(xiàn)模板的完全刻蝕，同時在二氧化鈦殼層的表面沉積很薄的一層二氧化娃殼層。
[0027]作為優(yōu)選方案，步驟f)中所述高溫退火的溫度優(yōu)選為800-1000°C，更優(yōu)選為900°C，高溫退火的時間優(yōu)選為5小時。在退火過程中，部分含氮有機硅烷中的氮元素進入二氧化鈦晶粒，形成氮元素摻雜，同時由于二氧化鈦殼層表面沉積的二氧化硅的壁壘作用，可以調(diào)控制二氧化鈦在高溫晶化時的晶粒的生長。
[0028]從以上技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明提供了一種二氧化鈦空心納米球及其制備方法，首先利用微乳法合成有機雜化二氧化硅納米球，為合成二氧化鈦空心納米球提供模板。在包覆T12時，本發(fā)明采用二(乙酰丙酮基)鈦酸二異丙酯作為包覆T12殼層的鈦源，通過將二(乙酰丙酮基)鈦酸二異丙酯的異丙醇溶液注入分散液中，實現(xiàn)T12殼層在O-S12納米顆粒外層的均勻包覆。本發(fā)明利用O-S12模板在堿性環(huán)境中的自發(fā)溶解和殼層的協(xié)助刻蝕作用，實現(xiàn)了一步合成二氧化鈦空心納米結(jié)構(gòu)。
[0029]本發(fā)明提供的制備方法工藝簡單、易操作、可重復(fù)性高；制備的二氧化鈦空心納米球尺寸均勻，可以大量生產(chǎn)；中空的結(jié)構(gòu)有效地提高了比表面積，有利于光催化的進行；材料在水中的分散性好，容易形成穩(wěn)定的膠體溶液。此外，退火過程中，部分含氮有機硅烷中的氮元素進入二氧化鈦晶粒，形成氮元素摻雜，使制備的材料具有可見光響應(yīng)的特性，能有效地吸收太陽光中的可見和紫外光，從而提高了材料對太陽光的利用率；同時，由于二氧化鈦殼層表面沉積的二氧化硅的壁壘作用，可以調(diào)控二氧化鈦晶粒的生長，使其具有較小的尺寸，從而增加比表面積，進而提高光催化活性。
[0030]為了進一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明提供的技術(shù)方案進行詳細說明，本發(fā)明的保護范圍不受以下實施例的限制。
[0031 ] 本發(fā)明實施例采用的原料和化學(xué)試劑均為市購。
[0032]實施例1a.在50毫升的玻璃瓶內(nèi)，將環(huán)己烷、TritoxX-100、正己醇、去離子水和氨水混合均勻，體積比為150:35:35:8:2，攪拌至澄清透明；
b.將300微升正硅酸乙酯、150微升N-氨乙基-Y-氨丙基三甲氧基硅烷以及I毫升環(huán)己烷混合均勻，然后一次性加入上一步驟的混合溶液中，攪拌24小時；
c.將上一步形成的混合液加入等體積乙醇破乳，然后離心清洗，再分散到16毫升異丙醇中，即形成濃度為0.1摩爾/升的有機雜化二氧化硅納米球(O-S12納米球)的異丙醇溶液，“O”表示有機雜化；
d.在50毫升的玻璃瓶中，將異丙醇、去離子水和氨水混合均勻形成混合溶液，將I毫升濃度為0.1摩爾/升的O-S12納米球異丙醇溶液加入前述混合溶液中，形成分散液；
e.使用注射泵將5毫升濃度為10毫摩爾/升的二(乙酰丙酮基)鈦酸二異丙酯的異丙醇溶液以50微升/分鐘的速度注入上一步驟形成的分散液中，常溫下攪拌12小時，離心清洗后干燥，即形成h-Ti02納米球，“h”表示空心；
f.將h-Ti02納米顆粒在900攝氏度高溫下退火5小時，使殼層二氧化鈦結(jié)晶為銳鈦礦型，得到二氧化鈦空心納米球。
[0033]實施例2
a.在50毫升的玻璃瓶內(nèi)，將環(huán)己烷、TritoxX-100、正己醇、去離子水和氨水混合均勻，體積比為150:35:35:8:2，攪拌至澄清透明；
b.將300微升正硅酸乙酯 、150微升N-氨乙基-Y-氨丙基三甲氧基硅烷以及I毫升環(huán)己烷混合均勻，然后一次性加入上一步驟的混合溶液中，攪拌24小時；
c.將上一步形成的混合液加入等體積乙醇破乳，然后離心清洗，再分散到16毫升異丙醇中，即形成濃度為0.1摩爾/升的有機雜化二氧化硅納米球(O-S12納米球)的異丙醇溶液，“O”表示有機雜化；
d.在50毫升的玻璃瓶中，將異丙醇、去離子水和氨水混合均勻形成混合溶液，將I毫升濃度為0.1摩爾/升的O-S12納米球異丙醇溶液加入前述混合溶液中，形成分散液；
e.使用注射泵將5毫升濃度為10毫摩爾/升的二(乙酰丙酮基)鈦酸二異丙酯的異丙醇溶液以50微升/分鐘的速度注入上一步驟形成的分散液中，常溫下攪拌12小時，離心清洗后干燥，即形成h-Ti02納米球，“h”表示空心；
f.將h-Ti02納米顆粒在800攝氏度高溫下退火5小時，使殼層二氧化鈦結(jié)晶為銳鈦礦型，得到二氧化鈦空心納米球。
[0034]實施例3
a.在50毫升的玻璃瓶內(nèi)，將環(huán)己烷、TritoxX-100、正己醇、去離子水和氨水混合均勻，體積比為150:35:35:8:2，攪拌至澄清透明；
b.將300微升正硅酸乙酯、150微升N-氨乙基-Y-氨丙基三甲氧基硅烷以及I毫升環(huán)己烷混合均勻，然后一次性加入上一步驟的混合溶液中，攪拌24小時；
c.將上一步形成的混合液加入等體積乙醇破乳，然后離心清洗，再分散到16毫升異丙醇中，即形成濃度為0.1摩爾/升的有機雜化二氧化硅納米球(O-S12納米球)的異丙醇溶液，“O”表示有機雜化；
d.在50毫升的玻璃瓶中，將異丙醇、去離子水和氨水混合均勻形成混合溶液，將I毫升濃度為0.1摩爾/升的O-S12納米球異丙醇溶液加入前述混合溶液中，形成分散液；e.使用注射泵將5毫升濃度為10毫摩爾/升的二(乙酰丙酮基)鈦酸二異丙酯的異丙醇溶液以50微升/分鐘的速度注入上一步驟形成的分散液中，常溫下攪拌12小時，離心清洗后干燥，即形成h-Ti02納米球，“h”表示空心；
f.將h-Ti02納米顆粒在1000攝氏度高溫下退火5小時，使殼層二氧化鈦結(jié)晶為銳鈦礦型，得到二氧化鈦空心納米球。
[0035]以上實施例中，實施例1制備的二氧化鈦空心納米球在X射線粉末衍射儀下測得的數(shù)據(jù)如圖1所示，從圖中可以看出，二氧化鈦已經(jīng)高度結(jié)晶，和X射線粉末衍射標(biāo)準聯(lián)合委員會粉晶衍射卡片JCPDS:21-1272的峰完全對應(yīng)，說明實施例1制備的二氧化鈦空心納米球為銳鈦礦型的二氧化鈦。
[0036]圖2是實施例1制備的有機雜化二氧化硅納米球的透射電子顯微圖，從圖中可以看出，表面的有機雜化二氧化硅模板具有很好的單分散性，且均勻度高，直徑在50納米左右。圖3是實施例1制備的退火前無定型的二氧化鈦空心納米球的透射電子顯微圖，數(shù)據(jù)表明該材料顆粒大小均勻，單分散性好。圖4是實施例1制備的二氧化鈦空心納米球的透射電子顯微圖。
[0037]圖5是實施例2制備的二氧化鈦空心納米球的透射電子顯微圖；圖6是實施例3制備的二氧化鈦空心納米球的透射電子顯微圖；從圖5和圖6可以看出，空心納米結(jié)構(gòu)殼層的二氧化鈦已經(jīng)結(jié)晶，有明顯的顆粒狀晶粒，只是由于退火溫度的不同晶粒尺寸不同。并且，實施例1、實施例2和實施例3的殼層二氧化鈦晶粒的尺寸分別為2納米左右、5納米左右和15納米左右。
[0038]本發(fā)明較好的控制二氧化鈦晶粒的尺寸，如圖7所示，為實施例1制備的二氧化鈦空心納米球的局部透視電子顯微圖，最主要的原因是表面二氧化鈦殼層的外表還沉積有一層很薄的非晶二氧化硅作為壁壘來限制二氧化鈦晶粒的生長，從而通過調(diào)控退火溫度可以調(diào)控二氧化鈦晶粒生長，得到最佳的晶粒尺寸。
[0039]實施例1制備的二氧化鈦空心納米球的X射線能譜圖如圖8所示，從圖中可以看到材料中同時含有鈦元素和硅元素，可以說明這兩種材料同時存在于制備的材料中。
[0040]實施例1制備的二氧化鈦空心納米球的X射線光電子能譜圖如圖9所示，在圖中可以明顯看到氮元素的峰，該峰歸屬為Nls，說明實施例1制備的二氧化鈦空心納米球中由氮元素，形成氮元素摻雜的二氧化鈦。
[0041]圖10是市購二氧化鈦納米粉體P25和實施例1制備的銳鈦礦型二氧化鈦空心納米球的紫外可見漫反射吸收光譜。從圖中可以看出，與市購二氧化鈦納米粉體P25的吸收曲線不同之處在于，實施例1制備的銳鈦礦型二氧化鈦空心納米球在可見光區(qū)域有明顯的吸收，即表明實施例1制備的銳鈦礦型二氧化鈦空心納米球具有可見光響應(yīng)。
[0042]圖11是用50W氙燈中發(fā)出的紫外光照射下實施例1、實施例2和實施例3制備的三個樣品的光催化降解羅丹明B活性對比。從圖中可以看出，隨著光照時間的增加，三個樣品都有一定的催化降解能力，但是催化能力卻不盡相同，實施例1制備的樣品催化能力最強，實施例3制備的樣品催化能力稍弱，實施例2制備的樣品催化能力最弱。結(jié)論:由于實施例I制備的樣品晶粒尺寸為5納米左右，在光催化降解羅丹明B時表現(xiàn)出更優(yōu)異的活性，能有效的提高光催化的效率，也使得光的利用率提高。
[0043]實施例1制備的二氧化鈦空心納米球在可見、紫外和可見-紫外等不同光照條件下催化降解羅丹明B的活性圖如圖12所示。從圖中可以明顯的看出，采用本發(fā)明制備的材料在可見光區(qū)域有一定的催化能力，再結(jié)合二氧化鈦本身對紫外光的響應(yīng)，在紫外和可見光的共同照射下，材料有更強的催化活性。因此，本發(fā)明制備的材料可以有效的利用太陽光中的紫外和可見光成分進行光催化，提高了太陽光的利用率。
[0044]以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。
[0045]對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種二氧化鈦空心納米球的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: a)將環(huán)己烷、非離子表面活性劑、助表面活性劑、去離子水和氨水混合，攪拌后得到第一混合溶液； b)將正硅酸乙酯、N-氨乙基-Y-氨丙基三甲氧基硅烷和環(huán)己烷混合，然后加入所述第一混合溶液中，攪拌后得到第二混合溶液； c)向所述第二混合溶液中加入乙醇，離心清洗后分散至異丙醇中，形成O-S12納米球的異丙醇溶液，O表示有機雜化； d)將所述O-S12納米球的異丙醇溶液分散 在含有異丙醇、去離子水和氨水的混合溶液中，形成分散液； e)將二(乙酰丙酮基)鈦酸二異丙酯的異丙醇溶液注入所述分散液中，攪拌，離心清洗后干燥，得到h-Ti02納米球，h表示空心； f )將所述h-Ti02納米球高溫退火,得到二氧化鈦空心納米球。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟a)中環(huán)己烷、非離子表面活性劑、助表面活性劑、去離子水和氨水的體積比為150:35:35:8:2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟b)中正硅酸乙酯和N-氨乙基-Y _氨丙基二甲氧基硅烷的摩爾比為2:1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟b)中攪拌時間為24小時。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟c)中所述乙醇與第二混合溶液的體積比為1:1，所述O-S12納米球的異丙醇溶液的濃度為0.1摩爾/升。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任意一項所述的制備方法，其特征在于，步驟d)中所述異丙醇、去離子水和氨水的體積比為100:25:3。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-5任意一項所述的制備方法，其特征在于，步驟e)中所述二(乙酰丙酮基)鈦酸二異丙酯的異丙醇溶液的濃度為10毫摩爾/升，注射速度為30-60微升/分鐘。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-5任意一項所述的制備方法，其特征在于，步驟e)中攪拌時間為12小時。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-5任意一項所述的制備方法，其特征在于，步驟f)中所述高溫退火的溫度為800-1000°C，高溫退火的時間為5小時。
10.一種二氧化鈦空心納米球，其化學(xué)式為:h-Ti02 ;其中，h表示空心，所述二氧化鈦空心納米球具有可見光響應(yīng)的特性。
【文檔編號】B82Y30/00GK104071836SQ201410358021
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年7月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月25日
【發(fā)明者】李正全, 李磊, 鄭蒙蒙, 周詩琪 申請人:浙江師范大學(xué)