[发明专利]大尺寸中孔单晶金红石二氧化钛可控生长的制备方法

权利要求书

1.一种大尺寸中孔单晶金红石二氧化钛可控生长的制备方法，其特征在于，将含有二氧化钛、二氧化钌、二氧化锡或二氧化铱种子的硅球充分研磨后，重新分散到硅球前驱体溶液中，获得种子浓度极低的硅球模板，以四氯化钛盐酸溶液作为前驱体，商用氟化钠作为晶面控制剂，具体过程如下：

(1)取四氯化钛水溶液、氯化钌水溶液或氯化铱水溶液为种子溶液，或者取氯化亚锡的乙醇溶液或水、乙醇混合溶液为种子溶液，加入二氧化硅球，制备含种子的二氧化硅球种子模板，含种子的二氧化硅球种子模板充分研磨之后，重新加入到硅球前驱体溶液中，超声分散、离心、烧结获得种子浓度极低的二氧化硅球种子模板；

(2)将前驱体、氟化钠和二氧化硅球种子模板放入反应釜中，前驱体、氟化钠和二氧化硅球种子模板的体积、质量比例关系为(20～60ml):(0.1～1g):(0.5～20g)，反应釜密封后，放入烘箱加热处理，取出反应所得产物，用去离子水清洗并烘干，刻蚀二氧化硅球种子模板后，用去离子水和乙醇分别清洗并烘干，得到晶面暴露的大尺寸的中孔单晶金红石二氧化钛。

2.按照权利要求1所述的大尺寸中孔单晶金红石二氧化钛可控生长的制备方法，其特征在于，二氧化硅球直径为5～250纳米，充分研磨后的二氧化硅种子模板和硅球前驱体溶液的比例为1g:50ml～0.005g:3000ml，所述的硅球前驱体溶液为正硅酸乙酯、乙醇、水、氨水按体积比例80～120ml:700～800ml:20～40ml:15～25ml合成的混浊溶液。

3.按照权利要求1所述的大尺寸中孔单晶金红石二氧化钛可控生长的制备方法，其特征在于，反应釜的外套材质为不锈钢、铝合金、铜和钽的一种，反应釜的内胆材质为聚四氟乙烯和高密度聚乙烯的一种。

4.按照权利要求1所述的大尺寸中孔单晶金红石二氧化钛可控生长的制备方法，其特征在于，作为前驱体的四氯化钛盐酸溶液中，采用商用化学纯四氯化钛，盐酸的摩尔浓度为0.05M～5M，四氯化钛的摩尔浓度为0.01M～1M；

四氯化钛、氯化钌水溶液或氯化铱的水溶液中，四氯化钛、氯化钌或氯化铱的摩尔浓度为0.001mM～0.1M；氯化亚锡的乙醇溶液或水、乙醇混合溶液中，氯化亚锡的摩尔浓度为0.001mM～0.1M，乙醇与水的体积比在0～1之间。

5.按照权利要求4所述的大尺寸中孔单晶金红石二氧化钛可控生长的制备方法，其特征在于，优选的，作为前驱体的四氯化钛盐酸溶液中，盐酸的摩尔浓度为1M～5M，四氯化钛的摩尔浓度为0.01M～0.1M；

四氯化钛、氯化钌水溶液或氯化铱的水溶液中，四氯化钛、氯化钌或氯化铱的摩尔浓度为0.02mM～10mM；氯化亚锡的乙醇溶液或水、乙醇混合溶液中，氯化亚锡的摩尔浓度为1mM～30mM，乙醇与水的体积比在0～1之间。

6.按照权利要求1所述的大尺寸中孔单晶金红石二氧化钛可控生长的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，放入烘箱加热处理时，加热温度为100～300℃，保温时间为2h～48h；用去离子水清洗后或者用去离子水和乙醇清洗后，进行烘干时，烘干温度为60～100℃。

7.按照权利要求1所述的大尺寸中孔单晶金红石二氧化钛可控生长的制备方法，其特征在于，刻蚀二氧化硅球种子模板时，采用NaOH水溶液的摩尔浓度为0.1M～5M，在水浴温度60～90℃下刻蚀0.2～2h。

8.按照权利要求1所述的大尺寸中孔单晶金红石二氧化钛可控生长的制备方法，其特征在于，不同浓度种子溶液所制备的中孔单晶金红石二氧化钛的晶粒尺寸为200nm～10μm，孔径在2到50纳米之间，孔道贯穿于晶粒内部。

9.按照权利要求1所述的大尺寸中孔单晶金红石二氧化钛可控生长的制备方法，其特征在于，制备含种子的二氧化硅球种子模板时，种子溶液和二氧化硅球在60～80℃水浴保温0.5～2h，然后用去离子水冲洗，在70～90℃加热套中将种完种子后的二氧化硅球烘干，放置马弗炉中450～500℃中保温0.2～2h。

10.按照权利要求1所述的大尺寸中孔单晶金红石二氧化钛可控生长的制备方法，其特征在于，制备浓度极低的二氧化硅球种子模板时，加入研磨二氧化硅球种子模板的硅球前驱体溶液超声分散0.1～2h，后4500～5500r/min离心30～600min，将离心获得的固体在常温下晾干，放置马弗炉中450～500℃中保温0.2～2h，最终获得的二氧化硅种子模板质量与向硅球前驱体溶液中加入的含有种子的二氧化硅模板的质量比为(2:1)～(20000:1)。