CN100428997C - 一种制备掺银纳米颗粒的二氧化钛薄膜的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种掺银纳米颗粒的二氧化钛薄膜的方法，步骤如下：将钛的化合物溶解于有机溶剂中，得A液；将水、络合剂、有机溶剂和硝酸银粉末混合，得B液；将B液逐滴滴入A液中，搅拌至形成稳定的溶胶；通过浸渍提拉法把溶胶涂覆在干净的载体上，于450～600℃下热处理即可。本发明制备方法以及使用设备简单，所制得的Ag/TiO2薄膜中，Ag的含量高。这种Ag含量高的掺银纳米颗粒的二氧化钛薄膜具有更好的光催化性能和导电性。
Description
技术领域
本发明涉及一种制备掺银纳米颗粒的二氧化钛薄膜的方法。
背景技术
金属氧化物半导体二氧化钛(TiO2)是宽禁带半导体材料，禁带宽度在3.2～3.41eV左右，在0.35～12μm波长区间透明，折射率高，并具有力学性能高、化学性能稳定的特性等等。在紫外光波段的TiO2具有光催化特性，在众多的光催化剂(TiO2，ZnO，Fe2O3，CdS等)中，TiO2以其无毒、催化活性高、稳定性好、价廉易得等特点受到人们的重视。利用其对水中有机污染物进行光催化降解，最终生成无毒无味的CO2，H2O及一些简单的无机物。但是TiO2只能吸收紫外波段的光，使其在日常条件下的光催化效率低下。TiO2不仅具有光催化特性、光诱导超亲水特性，而且还具有独特的电性能。纯TiO2是N型半导体，在非化学计量时存在氧空位(以TiO2-x表示)。近年来，TiO2作为电子材料、敏感材料的使用越来越受到人们的重视.尤其在传感器材料方面，如TiO2氧敏传感器、TiO2温敏传感器、TiO2电化学pH传感器等已广泛应用。但是纯TiO2材料本身固有阻值较大(＞103Ω)，难以准确测量。银(Ag)掺杂或复合Ag的二氧化钛是提高TiO2材料光催化性能和导电性的一个有效途径。但是由于Ag离子容易在TiO2溶胶中析出而沉淀下来，致使掺银或复合银的二氧化钛研究工作一直停留在银含量较低的状态(Ag的原子百分数At％＜2)。所以，如果能制备出高银含量(At％＞2)的二氧化钛粉末或薄膜对于研究银掺杂或复合银的二氧化钛的光催化性能或导电性能都有重要的意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种制备高银含量的掺银纳米颗粒的二氧化钛薄膜的方法。
本发明的制备高银含量的掺银纳米颗粒的二氧化钛薄膜的方法，步骤如下：
1)将钛的化合物溶解于有机溶剂中，钛的化合物和有机溶剂的摩尔比为1∶4～15，将混合物放入冰水浴中搅拌，得A液；
2)将水、络合剂、有机溶剂和硝酸银粉末按摩尔比1∶0.1～1∶6～18∶0.2～1.5混合并不断搅拌，直到硝酸银全部溶解，得B液；
3)将B液逐滴滴入一直放在冰水浴的A液中，然后继续搅拌，直到得到颜色稳定的溶胶，再将溶胶于-10～20℃下陈化待用；
4)将清洁后的载体浸渍在上述溶胶中提拉，提拉速度控制在1～10cm/min，每提拉完一层，于450～600℃下热处理5～60min，得到掺银纳米颗粒的二氧化钛薄膜。
上述的钛的化合物可以是钛酸丁酯、氯化钛或钛酸异丙酯。所说的有机溶剂可以是乙醇、乙二醇甲醚、丙二醇甲醚、乙二醇苯醚、苯二醇甲醚或丙醇。络合剂可以采用二乙醇胺、柠檬酸、羟基纤维素(HPC)或聚乙二醇(PEG)。所说的载体可以是普通玻璃片、石英玻璃片或陶瓷片。
涂覆在载体上的Ag/TiO2薄膜的厚度可以由提拉的速度和次数来控制。
本发明的有益效果在于：
本发明采用溶胶-凝胶浸渍提拉法来制备Ag/TiO2薄膜，方法以及使用设备简单；所制得的Ag/TiO2薄膜中，Ag的含量高：Ag的At％可以达到10.36。这种Ag含量高的Ag/TiO2薄膜具有比低Ag含量(At％＜2)的TiO2薄膜和不含Ag的TiO2薄膜更好的光催化性能和导电性。
附图说明
图1是Ag/TiO2薄膜的X射线衍射图谱；
图2是Ag/TiO2薄膜的背散射电子模式下拍摄的照片。
具体实施方式
以下结合具体实例进一步说明本发明。
实施例1
1)将钛酸丁酯和乙醇按摩尔比1∶6混合于容器中，并将容器放入冰水浴中搅拌30min，得到A液，
2)将水、二乙醇胺、乙醇和硝酸银粉末按摩尔比1∶1∶12∶0.6混合并不断搅拌，直到硝酸银全部溶解，得到B液。
3)将B液逐滴滴入一直放在冰水浴的A液中，然后继续搅拌，直到得到颜色稳定的溶胶，再将溶胶于4℃下陈化待用；
4)将干净的石英玻璃片浸渍在上述溶胶中提拉，提拉速度控制在2cm/min，每提拉完一层，于450℃下热处理30min，得到Ag/TiO2薄膜。
所制得的Ag/TiO2膜的XRD图谱如图1所示，薄膜是由锐钛矿相的二氧化钛和金属银组成。Ag/TiO2膜的BSE照片如图2所示，亮度高的区域是Ag，由图可见，银均匀分散在TiO2中。所制得的Ag/TiO2膜中Ag的含量At％为8.36。
实施例2
1)将氯化钛和乙二醇甲醚按摩尔比1∶15混合于容器中，并将容器放入冰水浴中搅拌30min，得到A液，
2)将水、柠檬酸、乙二醇甲醚和硝酸银粉末按摩尔比1∶0.1∶18∶1.5混合并不断搅拌，直到硝酸银全部溶解，得到B液。
3)将B液逐滴滴入一直放在冰水浴的A液中，然后继续搅拌，直到得到颜色稳定的溶胶，再将溶胶于-4℃下陈化待用；
4)将干净的普通玻璃片浸渍在上述溶胶中提拉，提拉速度控制在8cm/min，每提拉完一层，于600℃下热处理10min，得到Ag/TiO2薄膜。
所制得的Ag/TiO2膜中Ag的含量At％为10.36。
实施例3
1)将钛酸异丙酯和丙二醇甲醚按摩尔比1∶4混合于容器中，并将容器放入冰水浴中搅拌30min，得到A液，
2)将水、聚乙二醇、丙二醇甲醚和硝酸银粉末按摩尔比1∶0.5∶6∶0.2混合并不断搅拌，直到硝酸银全部溶解，得到B液。
3)将B液逐滴滴入-直放在冰水浴的A液中，然后继续搅拌，直到得到颜色稳定的溶胶，再将溶胶于20℃下陈化待用；
4)将干净的陶瓷片浸渍在上述溶胶中提拉，提拉速度控制在2cm/min，每提拉完一层，于500℃下热处理30min，得到Ag/TiO2薄膜。
所制得的Ag/TiO2膜中Ag的含量At％为3.64。
实施例4
1)将钛酸异丙酯和丙醇按摩尔比1∶4混合于容器中，并将容器放入冰水浴中搅拌30min，得到A液，
2)将水、聚乙二醇、丙醇和硝酸银粉末按摩尔比1∶0.5∶9∶0.4混合并不断搅拌，直到硝酸银全部溶解，得到B液。
3)将B液逐滴滴入一直放在冰水浴的A液中，然后继续搅拌，直到得到颜色稳定的溶胶，再将溶胶于10℃下陈化待用；
4)将干净的陶瓷片浸渍在上述溶胶中提拉，提拉速度控制在6cm/min，每提拉完一层，于550℃下热处理20min，得到Ag/TiO2薄膜。
所制得的Ag/TiO2膜中Ag的含量At％为7.64。
Claims (5)
1.一种制备掺银纳米颗粒的二氧化钛薄膜的方法，其特征是包括以下步骤：
1)将钛的化合物溶解于有机溶剂中，钛的化合物和有机溶剂的摩尔比为1∶4～15，将混合物放入冰水浴中搅拌，得A液；
2)将水、络合剂、有机溶剂和硝酸银粉末按摩尔比1∶0.1～1∶6～18∶0.2～1.5混合并不断搅拌，直到硝酸银全部溶解，得B液；
3)将B液逐滴滴入一直放在冰水浴的A液中，然后继续搅拌，直到得到颜色稳定的溶胶，再将溶胶于-10～20℃下陈化待用；
4)将清洁后的载体浸渍在上述溶胶中提拉，提拉速度控制在1～10cm/min，每提拉完一层，于450～600℃下热处理5～60min，得到掺银纳米颗粒的二氧化钛薄膜。
2.根据权利要求1所述的制备掺银纳米颗粒的二氧化钛薄膜的方法，其特征在于所说的钛的化合物是钛酸丁酯、氯化钛或钛酸异丙酯。
3.根据权利要求1所述的制备掺银纳米颗粒的二氧化钛薄膜的方法，其特征在于所说的有机溶剂是乙醇、乙二醇甲醚、丙二醇甲醚、乙二醇苯醚、苯二醇甲醚或丙醇。
4.根据权利要求1所述的制备掺银纳米颗粒的二氧化钛薄膜的方法，其特征在于所说的络合剂是二乙醇胺、柠檬酸、羟丙基纤维素或聚乙二醇。
5.根据权利要求1所述的制备掺银纳米颗粒的二氧化钛薄膜的方法，其特征是所说的载体是普通玻璃片、石英玻璃片或陶瓷片。
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