[发明专利]一种贵重金属/一维二氧化钛纳米结构复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种贵重金属/一维二氧化钛纳米结构复合材料及其制备方法，属于无机纳米材料制备技术领域。

背景技术

自从1991年日本学者饭岛澄男发现碳纳米管以来，一维纳米材料引起了人们的广泛关注。一维纳米结构材料，包括纳米棒、纳米线、纳米带和纳米管等，不仅为我们研究电子传输、机械性能等与材料的尺寸及维数的关系提供了一个理想的模型，而且在纳米尺度电子及光电器件的构建中扮演着极其重要的角色。对低维纳米材料的研究，特别是一维或准一维纳米材料的研究，被认为是研究其他低维材料的基础。一维纳米材料所具有的许多特有性能已经被相继发现和报道，这其中包括超强的机械韧性、极高的荧光效率、热电性能的增强以及激光发射闪值的降低等。

二氧化钛作为一种具有多种功能特性半导体材料，在电子、光催化、光电转换、气敏和生物传感器方面、太阳能电池等都有重要用途。近年来，人们采用不同的方法合成了一维二氧化钛纳米结构，例如：水热/溶剂热法、模板法、化学气相沉积法、溶胶-凝胶法、电化学沉积法以及微波法。相比于二氧化钛纳米颗粒，一维二氧化钛纳米结构具备更广阔的应用前景。

纳米尺度贵重金属(例如纳米Au、Ag、Pt、Pd等)以它独特的光学、电学和催化性质以及在生物领域的应用潜力，受到人们越来越多的关注。纳米贵重金属/一维二氧化钛纳米结构的复合可以明显提高二氧化钛的光催化性能，作为载体的一维二氧化钛纳米结构，也可以提高贵重金属在催化领域的应用。另外贵重金属在氧化钛的表面沉积形成等离子激元，将在太阳能电池方面有潜在的应用前景。目前有关纳米贵重金属的制备主要是利用可溶性金属盐采用化学还原的方法制得。而其制备过程中，往往涉及到有机表面活性剂、还原剂等添加剂。

发明内容

针对目前的研究现状，本发明提供一种不需要任何表面活性剂，工艺简单的贵重金属/一维二氧化钛纳米结构复合材料及其制备方法。

二氧化钛是一种优良的光催化剂，在一定波长光的照射下，价带上的电子就会跃迁到导带上，从而在价带上面形成空穴(h⁺)，在导带上形成电子(e^-)。空穴是一种强氧化剂，而电子就是一种优良的还原剂。这种光催化还原技术导带电子的还原性，将贵重金属离子还原成零价金属，并且沉积到二氧化钛的表面。

一种贵重金属/一维二氧化钛纳米结构复合材料，其主要组分为一维二氧化钛纳米材料和纳米贵重金属粒子。

一种贵重金属/一维二氧化钛纳米结构复合材料的制备方法，具体制备工艺步骤如下：

1)将0.01～0.1g一维二氧化钛纳米材料分散在10～100ml水或者乙醇中，形成一维纳米材料悬浮液；

2)向上述一维二氧化钛纳米材料悬浮液中加入可溶性贵重金属盐，形成0.001～0.1M贵重金属盐溶液；

3)将步骤2)中所得到混合溶液放置在紫外灯或者高压汞灯或者日光灯下照射1～30min；

4)将步骤3)中所得到产品，离心、洗涤即可以到贵重金属/一维二氧化钛纳米结构复合材料。

步骤1)中所述的一维二氧化钛纳米材料是二氧化钛纳米线、二氧化钛纳米管、二氧化钛纳米带、二氧化钛纳米棒、离子掺杂二氧化钛纳米线、离子掺杂二氧化钛纳米管、离子掺杂二氧化钛纳米带或离子掺杂二氧化钛纳米棒。

步骤2)中所述的可溶性贵重金属盐是硝酸银或氯金酸或硝酸金或氯铂酸或硝酸铂或氯化钯或硝酸钯。

步骤4)中得到的贵重金属/一维二氧化钛纳米结构复合材料是银/二氧化钛或金/二氧化钛或铂/二氧化钛或钯/二氧化钛以及任意两种或者两种以上合金/一维二氧化钛纳米结构复合材料。

利用这种方法制备贵重金属/一维二氧化钛纳米结构复合材料的方法，制备工艺简单，不需要任何外加添加剂，表面活性剂。因此用此种方法制备的复合材料表面洁净无污染。

此复合材料可以在光催化、催化以及太阳能电池等领域广泛的应用。

本发明涉及一种贵重金属/纳米带复合材料的制备方法，还适用于其他一些半导体氧化物纳米带与贵重金属的复合。

附图说明

图1是二氧化钛(TiO₂)纳米带的XRD图谱。

图2是典型二氧化钛纳米带的扫描电镜(SEM)照片

图3是纳米银(Ag)/二氧化钛(TiO₂)扫描电镜(SEM)照片。

图4是纳米金(Au)/二氧化钛(TiO₂)扫描电镜(SEM)照片。

具体实施方式

实施例1：