[发明专利]一种金红石TiO2

说明书

本发明涉及一种金红石TiO₂单晶纳米棒材料、其制备方法和用途。所述金红石TiO₂单晶纳米棒材料制备方法包括如下步骤：(1)将钛酸酯与中性水溶液混合，得到混合溶液；(2)将所述混合溶液加热，得到溶胶；(3)将所述溶胶与盐酸溶液混合，得到前驱体，将所述前驱体进行水热反应，得到金红石TiO₂单晶纳米棒材料。本发明通过溶胶‑水热法联用，利用盐酸中氯离子的稳定和导向作用制备得到了金红石TiO₂单晶纳米棒，其具有形貌规则、均匀稳定、单分散性好、结晶性好、产品纯度高、在太阳光与紫外光下具有高光催化活性等优点；且制备方法操作简单、环境友好，反应条件温和、能耗低，成本低廉、产量大，更有利于实际应用。

技术领域

本发明属于无机纳米材料制备技术领域，具体涉及一种金红石TiO₂单晶纳米棒材料、其制备方法和用途。

背景技术

纳米TiO₂是当今研究的热点，并与其它纳米材料一起被誉为“21世纪最有前途的材料”。纳米TiO₂吸收和散射紫外线能力强，使其成为优良的紫外线屏蔽剂，可用于防晒护肤品、涂料等领域。纳米TiO₂的光催化活性高，在环境污染物降解和抗菌自洁等领域具有重要应用价值。纳米TiO₂还具有光电转换性能，可作为光电电池材料，在太阳能转换方面显示巨大的应用潜力。TiO₂有板钛矿、锐钛矿和金红石三种常见的晶型，不同晶型、不同形貌的纳米TiO₂颗粒，表现出来独特的物理和化学特性。其中，易于合成的一维棒状纳米TiO₂单晶金红石具有大的比表面积，其表面原子数、表面能和表面张力随粒径的下降急剧增加，由于其特殊的一维棒状结构，导致棒状金红石纳米TiO₂颗粒的热、光、敏感特性和表面稳定性等方面不同于常规粒子，这就使得它在环境、信息、材料、能源、医疗与卫生等领域有着广阔的应用前景。目前，常见水热法合成的金红石纳米TiO₂颗粒，其形貌不规则、尺寸大小不均匀、分散性差、团聚严重，这大大降低了纳米TiO₂的稳定性和光催化活性。有研究者采用表面修饰的方法来提高金红石纳米TiO₂颗粒的分散性和稳定性，但操作繁琐、收效甚微。因此，制备均匀稳定、单分散性好的金红石TiO₂单晶纳米棒具有重要意义。

CN102285685B公开了一种纳米棒状金红石TiO₂介晶及其制备方法和应用，所述纳米棒状金红石TiO₂介晶由3～5nm的超细纳米线组成，其长度为200～300nm，直径为50～80nm。该材料用于电极材料，性能尚佳。但其在水相中分散性差，应用于光催化领域活性不高。

CN102336435B公开了一种多孔金红石TiO₂介晶及其制备方法和应用，该多孔金红石TiO₂介晶是八面体状或纳米棒状中的一种或两种的混合物；八面体状介晶的粒径为100～300nm；纳米棒状介晶的长度为250～400nm，直径为 60～100nm。但是该材料纯度不高，易造成光生电子和光生空穴复合，限制了其光催化活性。

因此，本领域需要开发一种新的金红石TiO₂单晶材料的制备方法，所述方法制备的金红石TiO₂单晶材料形貌规则，且具有优异的光催化活性。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种金红石TiO₂单晶纳米棒材料、其制备方法和用途。所述材料为金红石TiO₂单晶纳米棒材料，其具有形貌规则、均匀稳定、单分散性好、结晶性好、纯度高、且在太阳光与紫外光下具有高光催化活性等特点。

本发明的目的之一在于提供一种金红石TiO₂单晶纳米棒材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：

(1)将钛酸酯与中性水溶液混合，得到混合溶液；