[发明专利]一种高活性晶面共暴露的锐钛矿型TiO2

权利要求书

1.一种高活性晶面共暴露的锐钛矿型TiO₂纳米晶的制备方法，其特征在于，该方法以钛酸四丁酯为钛源，无水乙醇为溶剂，聚乙二醇600为分散剂，加入形貌控制剂，所述形貌控制剂为甲酸、乙酸或氢氟酸，利用溶剂热法合成{101}/{111}晶面共暴露的方块状和{101}/{010}晶面共暴露的菱形状锐钛矿型TiO₂纳米晶。

2.根据权利要求1所述高活性晶面共暴露的锐钛矿型TiO₂纳米晶的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

a.钛酸四丁酯溶液的制备：取无水乙醇于反应釜中，置于磁力搅拌器上，在搅拌条件下依次逐滴加入钛酸四丁酯、鸡蛋清和聚乙二醇600，混合均匀后，制得透明的钛酸四丁酯溶液；钛酸四丁酯、无水乙醇、鸡蛋清和聚乙二醇600的体积比为1：(0.5～3)：(0.1～0.25)：(0.05～0.25)；

b.无定型二氧化钛的制备：向步骤a制备的钛酸四丁酯溶液中逐滴加入形貌控制剂，混合均匀后，密封，置于恒温鼓风干燥箱中溶剂热反应2～36h，反应温度120～180℃，反应结束后冷却至室温取出，将所得产物抽滤，并用蒸馏水清洗，直至滤液呈中性；然后将所得产物于80～100℃干燥，得到无定形二氧化钛；

c.高活性晶面共暴露的锐钛型TiO₂纳米晶的合成：将步骤b制得的无定型二氧化钛研磨后，放入马弗炉中于350～650℃加热2～6h，升温速率为2～10℃/min，制备出{101}/{111}晶面共暴露的方块状和{101}/{010}晶面共暴露的菱形状锐钛矿型TiO₂纳米晶。

3.根据权利要求2所述高活性晶面共暴露的锐钛矿型TiO₂纳米晶的制备方法，其特征在于，当所述形貌控制剂为甲酸时，步骤a中钛酸四丁酯与甲酸的摩尔比为1：(0.4～2.0)。

4.根据权利要求2所述高活性晶面共暴露的锐钛矿型TiO₂纳米晶的制备方法，其特征在于，当所述形貌控制剂为乙酸时，步骤a中钛酸四丁酯与乙酸的摩尔比为1：(0.3～1.5)。

5.根据权利要求2所述高活性晶面共暴露的锐钛矿型TiO₂纳米晶的制备方法，其特征在于，当所述形貌控制剂为氢氟酸时，步骤a中钛酸四丁酯与氢氟酸中氟化氢的摩尔比为1：(0.4～2.0)。

6.根据权利要求2所述高活性晶面共暴露的锐钛矿型TiO₂纳米晶的制备方法，其特征在于，步骤b中反应时间为12～24h，反应温度为160～180℃。

7.根据权利要求2所述高活性晶面共暴露的锐钛矿型TiO₂纳米晶的制备方法，其特征在于，步骤c中加热温度为450～560℃，加热时间为3～5h。

8.一种权利要求1-7任一项所述制备方法制得的高活性晶面共暴露的锐钛矿型TiO₂纳米晶。

9.一种根据权利要求8所述高活性晶面共暴露的锐钛矿型TiO₂纳米晶在光催化降解有机污染物中的应用，所述的有机污染物为罗丹明B、亚甲基蓝和甲基橙中的一种。

10.一种根据权利要求8所述高活性晶面共暴露的锐钛矿型TiO₂纳米晶在制备染料敏化太阳能电池中光电阳极的应用。