[发明专利]一种生物模板法制备网络结构二氧化钛的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种二氧化钛的制备方法，特别是涉及一种以鸡蛋膜为生物模板合成具有三维网络结构二氧化钛的方法。本发明属于微/纳米材料的合成技术领域。 

背景技术

二氧化钛具有化学性质稳定、无毒、难溶、价格低廉等特性，此外二氧化钛也是一种较为理想的半导体光催化剂，在光催化降解大气和水中的污染物等方面具有广阔的应用前景。

纳米二氧化钛还具有小尺寸效应、量子尺寸效应、比表面积大等块体二氧化钛所不具备的性质。制备纳米二氧化钛的方法主要有溶胶-凝胶法、化学气相沉积法、氧化铝模板法、阳极氧化法及水热法等。由于材料的结构、形貌能赋予材料一些特殊的性质，因此近几年来，研究者致力于合成具有特定形貌的TiO₂纳米材料，如纳米管、纳米棒、纳米线、纳米球等，尤其是具有较大比表面积、长径比大、可定向传导电子的纳米线备受关注。而三维网络结构的纳米TiO₂不仅可以为光生电子提供快速的传输通道，同时，还可以增大接触位点，因此，具有三维网络结构的TiO₂的研究具有重要意义。 

发明内容

本发明的目的在于采用一种工艺简单、成本低廉、条件易控、对环境无污染可用于大规模生产的生物模板法制备具有网络结构的TiO₂的方法。

本发明提出一种生物模板法制备网络结构二氧化钛的方法，其特征包括如下工艺步骤：

（1） 生物模板的制备：将鸡蛋壳洗净，将外面的膜仔细剥掉，外壳放入酸溶液中，除去碳酸钙外壳，内层膜自动脱落，取出，洗净，用生理盐水浸泡，待用；

（2）配置钛酸丁酯-乙醇溶液；

（3）将步骤（1）中制备的鸡蛋膜取出用蒸馏水冲洗，晾干后，浸泡入步骤（2）配制的溶液中，浸泡，取出，自然晾干；

（4）将步骤（3）晾干的鸡蛋膜放入马弗炉中烧结，以一定的升温速率升温至一定温度后，恒温一定时间，冷却至室温即可。

步骤（1）中所述的酸溶液为盐酸、醋酸中的一种或其组合。

步骤（1）中所述酸溶液的浓度为0.1mol/L～0.5mol/L。

步骤（2）中所述的钛酸丁酯乙醇溶液的体积比为1:1～1:3。

步骤（3）中所述的浸泡时间为4～12小时。

步骤（4）中所述的烧结温度为550℃～700℃。

步骤（4）中所述的升温速率为2℃/min～5℃/min。

步骤（4）中所述的恒温时间为2～4小时。

本发明方法所得产物的结构、形貌、组成进行表征，分别选用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、N₂吸附比表面积测试仪（BET）等手段进行表征。

本发明可用于制备不同种类的氧化物，具有通用性；并且该方法具有工艺和流程简便，参数可调范围宽，成本低廉，可重复性强，条件易控，可大量合成等优点。

本发明优点在于：

1．本发明所采用生物模板——鸡蛋膜，材料易得、对环境友好。鸡蛋膜的结构复杂，可用其制备出各种新奇的微、纳米材料，甚至可构建极其复杂的纳米超结构。

2．本发明的生物模板原位转化法制备三维网络结构的氧化物，合成方法简单，整个制备过程简便，条件易控，且产物的后处理方便，具有很强的通用性。

3．本发明的制备过程无需使用任何特殊的添加剂及催化剂等，因此本发明具有经济、成本低廉的特点。

4．本发明在制备时不产生对环境有污染的副产物，符合可持续发展要求，是一种环保型合成工艺。制备的产物形貌、尺寸易控，纯度高，结晶度好且产物处理方便简洁，适合于中等规模工业生产。

附图说明

图1为实施例1中所得的产物的XRD图。

图2为实施例1中所得的产物的SEM图。

图3为实施例2中所得的产物的SEM图。

图4为实施例4中所得的产物的SEM图。

具体实施方式

下面通过具体实施例进一步描述本发明。

实施例1：

一种以鸡蛋膜为生物模板合成具有三维网络结构TiO₂的方法，该方法包括以下步骤：

（1）      配置0.1M的盐酸溶液，钛酸丁酯乙醇溶液（V:V=1:1）；

（2）      鸡蛋内层膜的制备：将鸡蛋壳洗净，将外面的膜全部揭掉，壳放入稀释过的盐酸溶液中，钙壳溶解以后，内层膜自动脱落，取出，洗净，用生理盐水浸泡，待用；