[发明专利]TiO2－Al2O3复合纳米粉体材料的制备方法

说明书

                            技术领域

本发明是一种TiO₂-Al₂O₃复合纳米粉体材料的制备方法，特别使用了十二烷基胺盐酸盐(Laurylamine hydrochloride)作为溶胶-凝胶法中结构导向剂以获得高比表面积、窄孔径分布和大孔体积的复合纳米氧化物粉体。属于化学法制备纳米氧化物的技术领域。

                            背景技术

基于纳米二氧化钛的复合纳米氧化物是一类非常重要的功能材料，在催化以及光电转换材料等领域内有着广泛的应用。

在室内装修污染处理方面，2003年8月中国科学技术大学物理系研制出一种以纳米二氧化钛为主的复合纳米催化技术净化装置，其中的以纳米二氧化钛为主的复合纳米材料的使用，使得甲醛、苯等装修污染物有望得到安全有效的降解，净化室内空气。该技术不同于以往的光触媒材料和技术，其催化效率较传统的光触媒材料提高了一个数量级，可将30余种有机污染物分解转化为无毒物质，兼具消毒、灭菌功效，完全没有三次污染，对甲醛、苯、甲苯等有害物质消除率达90％以上，对总细菌量的消除率也达80％。

在染料敏化太阳能电池方面，目前对纳米太阳能电池光阳极的研究主要集中在纳米TiO₂上，但是由于TiO₂的光催化使敏化染料有不同程度的降解，影响到电池的使用寿命，因此有人采用溶胶—凝胶法制备出复合ZnO-SnO₂染料敏化太阳能电池，用来极力解决上述问题。另外，单独使用TiO₂作为电极材料时，比表面积较低；缺少空间电荷层，在薄膜与电解质界面没有势垒；致使染料被太阳光照激发注入到TiO₂导带中的电子容易重新回传到染料上去，形成电子复合；降低了电池的光电流。部分电子还会被电解质中的氧化物复合，也会造成电池效率降低。所以目前基于纳米二氧化钛的复合纳米氧化物，如TiO₂-Al₂O₃、TiO₂-SiO₂等，是近年来在染料敏化太阳能电池的电极材料领域应用最为广泛的几种电极材料。采用复合材料，形成势垒，可以降低光诱导下的电子复合速率，从而提高光电流和电池效率。

目前，纳米微粒的制备方法有物理和化学等很多种，其中溶胶-凝胶法作为一种重要的纳米复合材料的制备方法，主要是由于它本身的几大优点：①较低的反应温度，一般为室温或稍高温度，大多数有机活性分子可以引入此体系中并保持其物理性质和化学性质；②由于反应是从溶液开始，各组分的比例易控制，且达到分子水平上的均匀；③由于不涉及高温反应，能避免杂质的引入，可保证最终产品的纯度；④可根据需要，在反应的不同阶段，制取薄膜、纤维或块状功能材料。

同时，纳米材料的表面效应和量子尺寸效应对纳米材料的光学特性有很大的影响。纳米材料的颗粒尺寸越小，电子平均自由程缩短，偏离理想周期场愈加严重，使得其具有特殊的导电性。在磁学性能上，当晶粒尺寸减小到临界尺寸时，常规的铁磁性材料会转变为顺磁性，甚至处于超顺磁状态。纳米材料的比表面积/体积越大，它的化学活性越高，在催化、敏感和响应等性能方面显得尤为突出。

                            发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种以十二烷基胺盐酸盐作为溶胶-凝胶法中结构导向剂制备粒径分布均匀、高比表面积、窄孔径分布和大孔体积的TiO₂-Al₂O₃复合纳米粉体材料的方法。解决目前国内外复合纳米粉体颗粒大小不易控制，粒径分布不够均匀的缺陷，同时解决实验方法复杂，原材料昂贵难买，反应条件苛刻的难点。

技术方案：

TiO₂-Al₂O₃复合纳米粉体材料的具体制备方法：

配制出约0.1-0.5mol/L的十二烷基胺盐酸盐水溶液，室温下调节其pH值至4-5。