[发明专利]一种Ag/TiO2复合纳米管材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米材料领域，特别是一种Ag/TiO₂纳米管材料及其制备方法。 

背景技术

近年来，纳米材料中的异质结构半导体纳米材料，由于其具有较高的比表面积，受到了研究者们的极大关注，这种材料是一种环境友好型的潜在材料，具有高的比较面积和材料的协同作用，可以用于空气净化和废水处理和杀菌等领域。为了获得更高的比表面积和更好的催化效果，已经有很多研发者合成了异质结构的半导体纳米材料，如ZnO/In₂O₃的（J. Y. Lao, J. G. Wen, Z. F. Ren, Nano Letters 2002, 2, 1287），ZnO/SnO₂（Z. L. Wang, Z. W. Pan, Advanced Materials 2002, 14, 1029），ZnO / ZnO（Y. Liu, Y. Xie, J. Chen, J. Liu, C. Gao, C. Yun, B. Lu, E. Xie, Journal of the American Ceramic Society 2011, 94, 4387），SnO₂/Fe₂O₃（D.-F. Zhang, L.-D. Sun, C.-J. Jia, Z.-G. Yan, L.-P. You, C.-H. Yan, Journal of the American Chemical Society 2005, 127, 13492），Ag/ZnO 

（D. Lin, H. Wu, R. Zhang, W. Pan, Chem. Mater. 2009, 21, 3479.），和TiO₂/V₂O₅（R. Ostermann, D. Li, Y. Yin, J. T. McCann, Y. Xia, Nano Letters 2006, 6, 1297）。然而，在这些工作中，异质结构的半导体纳米材料只沉积在纳米管的外壁上，从而限制了材料在实际中的应用。然而，如果异质结构的半导体纳米材料可以沉积在纳米管内部和外部的侧壁，与仅沉积在纳米纤维表面相比拥有更大的比表面积，这种体系将会在应用中表现出更高的电势，但是至今为止，还未有人突破技术难点，做出此种结构的材料。

现有的研发难点在于提供一种低成本的且环境友好型的能源资源，锂电池作为一种高性能的储能装置而广泛应用于电能领域，锂电池具有能量密度高、输出功率大，平均输出电压高、自放电小，无记忆效应，可以快速充放电，且循环性能优越，无环境污染。在锂电池的应用过程中，电极材料的性能好坏直接关系到锂电池的各项性能。 

TiO₂是一个很好电极材料，这是由于（1）它的导带和价带之间的相对位置与重的H₂O的还原和氧化电位，虽然TiO₂导带和价带并不横跨H₂O的还原和氧化电势，通过调节溶液的pH值和/或掺杂TiO₂实现光催化水解。通过使TiO₂的导带高于H₂/H₂O的电势，电子将自发的从TiO₂导带上转移到溶液中H₂O分子上，促使发生半还原反应。由于TiO₂对短破长有阻断作用，只有很少的太阳光子（4%）能促使其发生光催化反应。在过去的几年里，发现了一种新的改善光催化效率的方法，主要涉及Ag和Au纳米粒子的等离子体共振。然而，直到现在，用纳米粒子修饰纳米管的内壁和外壁的方法仍未被研究出。 

发明内容

本发明的目的是提供一种Ag/TiO₂复合纳米管及其制备方法。 

实现本发明目的的技术解决方案是：一种Ag/TiO₂复合纳米管，包括多孔结构的空心TiO₂纳米管和分布在TiO₂纳米管外壁和内壁的Ag纳米粒子层。 

所述的Ag纳米粒子占复合纳米管总质量的3.8-10.6wt%。 

所述的Ag纳米粒子的粒径为2-50nm。 

所述的Ag/TiO₂复合纳米管的直径为500~600nm。 

一种Ag/TiO₂复合纳米管的制备方法，包括以下步骤：