[发明专利]TiO2纳米管和/或TiO2纳米须的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米材料的制造方法，特别涉及一种TiO₂纳米管和/或TiO₂纳米须的制造方法。

背景技术

TiO₂作为一种具有良好光催化性能的半导体材料被广泛的应用于催化剂及催化剂载体。此外，TiO₂在传感器、新型太阳能电池、电镀以及自清洁器件方面有广泛应用。目前催化材料的结构形式主要为纳米颗粒，光生电子-空穴易复合，光催化效率低；且常规采用的溶胶凝胶反应所需金属有机化合物原料成本高。TiO₂纳米管具有中空和两端开口的管状结构，管壁一般由2～5个TiO₂分子单层组成，层间距约0.8nm；与TiO₂纳米颗粒结构相比，具有更大的比表面积和反应接触面，该单层具有大量不饱和悬挂键，表面活性更强；更重要的特点是管状半导体材料光生电子、空穴对迁移率高，易于利用掺杂径向PN节等结构的形成，以达到降低光生载流子复合几率的目的。因此，TiO₂纳米管比一般纳米粒子有着更高的吸附能力、光催化反应截面和和量子效率。据报道氧化钛纳米管的光催化性能比其它任何形式的钛都要高大约100多倍，是目前最有潜力的TiO₂光催化环境净化材料，有望解决目前TiO₂光催化应用中存在的主要问题，在工业生产上具有很大的应用前景。

一维纳米结构材料制备方法国内外目前主要分为两大类：物理气相淀积法和液相化学制备法。物理法制备的特点是产品得率高、结构性能稳定，但对设备要求苛刻，相对成本也高。液相法的特点就是工艺简单灵活，但其对反应条件依赖性高，可控程度低，规模小得率低，不易于批量生产满足实际应用的需求。对于TiO₂纳米管、TiO₂纳米须结构材料，国内外主要合成方法有溶剂热法、模板法，电化学法等。这些方法存在的不足是需在一定条件下实现，如超分子化学试剂、有机无机模板、电化学反应装置、高温高压反应设备等，由于这些复杂条件的限制使得量产化程度低，只能满足实验室规模的要求。

发明内容

本发明的目的在于解决了现有方法中需要特殊设备，特殊条件以及量产化程度低的缺陷，而提供了一种TiO₂纳米管和/或TiO₂纳米须的新型的制造方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种TiO₂纳米管的制造方法，包括如下步骤：

(1)将TiO₂粉末溶于PH为12～14的NaOH或KOH溶液，其中TiO₂与NaOH或KOH的重量比为1：30～1：150；

(2)用超声波粉碎仪对步骤(1)得到的溶液进行超声30～100分钟，其中超声波粉碎仪的功率为200～600W，频率为20～50KH_Z；

(3)将经过步骤(2)后得到的溶液在100～140℃下加热2～5小时；

(4)将经过步骤(3)后得到的溶液进行洗涤过滤至滤液呈中性，并干燥即得TiO₂纳米管和/或TiO₂纳米须。

其中，步骤(1)中TiO₂与NaOH或KOH的重量比优选为1：60～1：100。

其中，步骤(3)中的加热方式为油浴加热或空气浴加热。

其中，步骤(4)中的洗涤过滤是指直接去离子水洗涤过滤、离心沉降法洗涤过滤或者酸洗加去离子水洗涤过滤，其中酸洗中所用为0.1M～0.3M的HNO₃或HCL溶液。

其中，步骤(4)中干燥在30℃～80℃的真空状态下进行。

本发明还提供了一种TiO₂纳米须的制造方法，包括如下步骤：

(1)将TiO₂粉末溶于PH为12～14的NaOH或KOH溶液，其中TiO₂与NaOH或KOH的重量比为1：30～1：150；

(2)用超声波粉碎仪对步骤(1)得到的溶液进行超声30～100分钟，其中超声波粉碎仪的功率为200～600W，频率为20～50KH_Z；

(3)将经过步骤(2)后得到的溶液进行洗涤过滤至滤液呈中性，并干燥即得TiO₂纳米管和/或TiO₂纳米须。