[发明专利]金红石相TiO2纳米棒组装体的制备方法及产品

说明书

本发明涉及一种金红石相TiO₂纳米棒组装体的制备方法及产品，制备方法具体包括如下步骤：1)将锶源分散到水中溶解，加入无机强酸、单晶钙钛矿PbTiO₃纳米片和钛酸四丁酯，搅拌获得混合悬浊液；2)混合悬浊液在180‑220℃下水热反应12‑24h，过滤、清洗、烘干，即得具有规则刻面的金红石相TiO₂纳米棒组装体。该制备方法合成过程简单，且反应产物的形貌易于控制，最终得到的金红石相TiO₂纳米棒组装体的纳米棒顶部具有规则刻面。

技术领域

本发明涉及纳米材料制备领域，具体涉及一种金红石相TiO₂纳米棒组装体的制备方法及产品。

背景技术

二氧化钛TiO₂因其具有无毒、低成本、化学稳定性好、可以重复使用等优点，在环境治理和能源开发方面得到普遍的关注，它是一种典型高效光催化剂材料，其禁带宽度约为3.2eV，是目前研究最为广泛的紫外光催化剂材料之一，已经广泛地应用于太阳能电池、光催化剂、锂离子电池电极、智能涂料等方面。

TiO₂属于n型半导体纳米材料，在自然界中，二氧化钛存在三种晶型，分别为板钛矿(Brookite)、锐钛矿(Anatase)、金红石(Rutil)。这三种晶型的共同特点都是由钛氧八面体构成，其中板钛矿为斜方晶系，锐钛矿和金红石为四方晶系。

现有技术中对锐钛矿和金红石的研究比较多，例如采用水热法合成锐钛矿相和金红石相TiO₂，水热条件下生长的晶体的晶面发育完整，晶体的结晶形貌与生长条件密切相关，同种晶体在不同的水热生长条件下可能有不同的结晶形貌。其中，金红石相TiO₂纳米棒组装体与其他形态的纳米TiO₂材料相比，具有较大的比表面积、光生电子-空穴对易分离和重复利用率高等特点，有望进一步的提高TiO₂的光催化性能。

因此，研发出低成本、较低温度下可控的合成方法来制备金红石相TiO₂纳米棒组装体具有十分重要的理论和应用价值。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种金红石相TiO₂纳米棒组装体的制备方法，该制备方法合成过程简单，且反应产物的形貌易于控制，最终得到的金红石相TiO₂纳米棒组装体的纳米棒顶部具有规则刻面。

本发明所提供的技术方案为：

一种金红石相TiO₂纳米棒组装体的制备方法，包括如下步骤：

1)将锶源分散到水中溶解，加入无机强酸、单晶钙钛矿PbTiO₃纳米片和钛酸四丁酯，搅拌获得混合悬浊液；

2)混合悬浊液在180-220℃下水热反应12-24h，过滤、清洗、烘干，即得具有规则刻面的金红石相TiO₂纳米棒组装体。

上述技术方案中，将原料混合得到混合悬浊液，通过水热反应即可以得到具有规则刻面的金红石相TiO₂纳米棒组装体。其中，锶源可以使纳米棒形成规则的刻面，单晶钙钛矿PbTiO₃纳米片的加入改变了TiO₂的形貌，促进了纳米棒的组装。

所述单晶钙钛矿PbTiO₃纳米片已经公开在中国发明专利CN 102877131 A 中。

优选的，所述锶源为钛酸锶或氯化锶。

优选的，所述无机强酸为硝酸或盐酸。

优选的，所述锶源与钛酸四丁酯的摩尔比为0.1-1.5:1。