[发明专利]一种能够实现制备多种形貌纳米二氧化钛的模板的制备

说明书

本发明是一种能够制备多种形貌二氧化钛纳米材料的模板的制备，包括：删选微乳液组分，构筑新型的能够制备多种形貌二氧化钛纳米材料的水/乙酸/BmimPF₆无表面活性剂微乳液模板的构建，通过电导法将所构筑得到无表面活性剂微乳液模板划分为三种不同微观结构。通过水，乙酸与BmimPF₆之间的相互比例构筑不同结构的微乳液模版，以TiCl₄为钛源制备多种形貌的二氧化钛纳米材料：将TiCl₄的冰醋酸溶液，加入到不同结构的微乳液模版中，水解制备不同形貌的二氧化钛纳米材料(二氧化钛纳米颗粒，二氧化钛纳米管和二氧化钛纳米花)。所制备的二氧化钛纳米材料在在500～550℃下煅烧5～6h，均为金红石相。该方法仅通过调节微乳液组分间相互比例就能实现多种型貌的二氧化钛纳米材料的制备。

技术领域

本发明属于纳米材料领域，特别涉及一种在常温下可以实现制备多种形貌纳米二氧化钛的模板的制备方法。

背景技术

二氧化钛具有很高的化学稳定性、热稳定性、无毒性、被广泛应用于抗紫外线材料、纺织、涂料等领域当中。纳米二氧化钛还具有很强的光学性质和催化性能，在固体半导体光敏电池，量子点光敏电池，光解水产氢，光降解有机物等领域也有广阔的发展前景。特别是具有等级结构的纳米二氧化钛，例如二氧化钛纳米管，二氧化钛纳米棒，二氧化钛纳米花，由于量子限于效应和其独特的形貌特性，使其在光催化领域展现了超高的利用价值。

目前制备二氧化钛纳米材料的主要方法有水(溶剂)热合成法，微乳液合成法等方法。水(溶剂)热法是指在一定温度下(100-1000℃)和压强(1-100MPa)条件下利用溶剂中的反应物以特定化学反应进行的合成。水热法合成具有操作简单，合成的二氧化钛纳米材料晶型好，催化活性高等优点，但也存在着反应周期长，对反应过程不能进行直接观察(反应过程在封闭的系统中进行)，高温高压条件对生产设备的依赖性比较强等缺点。微乳液是由两种互不相溶的液体，在表面活性剂和助表面活性剂构成的界面膜的作用下，形成的透明或半透明、光学各向同性和热力学稳定的分散体系。微乳液液滴尺寸在1-100nm之间，能够作为一个完美的纳米反应器，使二氧化钛前驱体在微乳液模板内定向水解生长，形成二氧化钛纳米材料。微乳液法具有反应条件温和，合成的二氧化钛纳米材料分散性好，尺寸可调等优点，但是也存着在构筑模板时，需要消耗大量的表面活性剂，不易回收利用，制备的二氧化钛纳米材料表面负载的表面活性剂难以完全除去而致使其催化性能不高等问题。

四氯化钛是一种廉价的化工原料，具有原料价格低廉、工艺简单、便于工业化生产等优点，是大规模低成本制备二氧化钛纳米材料的一种优质原料；以四氯化钛为前躯体制备的方法有气相水解法、火焰水解法和激光热解法等，但这些方法都是高温反应过程，难度系数大、不易操作。

无表面活性剂微乳液(SFMEs)既有与传统微乳液类似的微观结构和性质，又不含有表面活性剂，能够克服传统微乳液由于含有大量表面活性剂所带来的缺陷。利用无表面活性剂微乳液制备二氧化钛纳米材料，不仅能够保留传统微乳液合成法的有点，又能够克服传统微乳液由于含有大量表面活性剂所带来的缺陷，这不仅具有重要的经济价值，还具有重要的环保意义。

发明内容

为了克服上述不足，本申请构筑了一种新型的无表面活性剂微乳液模板，这种新型的无表面活性剂微乳液模板不含有表面活性剂，但是具有与微乳液相似的微观结构和性质。仅以四氯化钛为钛源，不需要再额外添加催化剂和其他反应物，在温和条件下通过调节组分间的相互比例就能够实现多种形貌二氧化钛纳米材料的制备。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的目的之一是提供了一种能够实现制备多种形貌纳米二氧化钛的模板的制备方法，以水/BmimPF₆/乙酸为微乳液体系，四氯化钛为前驱体采用微乳液合成多种形貌的纳米二氧化钛。