CN101157438A - 氧化锡-氧化钛原位复合纳米线的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氧化锡－氧化钛原位复合纳米线的制备方法，包括以下步骤：将纳米多孔氧化铝模板浸入氧化锡－氧化钛原位复合溶胶中，使溶胶填充于模板孔道中；取出纳米多孔氧化铝模板，干燥；用碱或酸溶去纳米多孔氧化铝模板，得到氧化锡－氧化钛原位复合纳米线。本发明方法解决了以往氧化锡复合氧化钛制备复合纳米线时必须的高温热处理过程，以简便的方法实现了氧化锡与氧化钛的原位复合。
Description
技术领域
本发明涉及纳米材料科学领域，具体地指一种氧化锡-氧化钛原位复合纳米线的制备方法。
背景技术
半导体材料氧化钛在太阳能利用、环境净化、传感器、催化剂等各个领域引起了人们极大的关注。利用多孔氧化铝(AAO)模板将氧化钛制成纳米线，可提高氧化钛比表面积、增大载流子传递效率，将其用于制备纳米原型器件，可提高纳米元器件的集成度，在工业应用领域具有重大意义。
同时，二氧化钛纳米线在气体传感器、湿度传感器、太阳能电池、纳米电子器件、锂电池等领域也具有广阔的应用前景。但现有的与模板法配合氧化钛纳米线制备方法都需经500℃左右的热处理晶化工艺，如溶胶凝胶法、电化学沉积法等。
中国专利200710067939.X公开了一种锡钛原位复合溶胶的制备方法，包括以下步骤：(1)向四氯化锡溶液中加入过量碱，反应得到氢氧化锡，过滤、洗涤后，加入水胶溶、陈化得到氧化锡溶胶，调节氧化锡溶胶的PH值为0.1～5；(2)搅拌条件下，将钛盐加入醇溶剂中稀释，搅拌均匀得到钛盐醇溶液；(3)将钛盐醇溶液逐滴加到氧化锡溶胶中，在5～95℃水浴温度下充分反应后，再静置至少1小时，得到氧化锡-氧化钛原位复合溶胶。该专利方法制备的氧化锡-氧化钛原位复合溶胶，在常温下实现了氧化锡和氧化钛的原位复合，可以避免数百度的晶化热处理工艺，并使最终的复合溶胶具有增强的可见光催化效果。
发明内容
本发明提供了一种避免热处理晶化工艺的氧化锡-氧化钛原位复合纳米线的制备方法。
一种氧化锡-氧化钛原位复合纳米线的制备方法，包括以下步骤：
(1)将纳米多孔氧化铝模板浸入氧化锡-氧化钛原位复合溶胶中，使溶胶填充于模板孔道中。
氧化锡-氧化钛原位复合溶胶可以通过中国专利申请200710067939.X公开的方法制备。
为了使溶胶更容易进入孔道，可以将纳米多孔氧化铝模板的一侧浸入氧化锡-氧化钛原位复合溶胶中，另一侧施加负压，使溶胶填充于模板孔道中。
其中纳米多孔氧化铝模板的孔道直径为20～500nm。
(2)取出纳米多孔氧化铝模板，干燥；
为了制得更长、更致密的纳米线，步骤(1)和步骤(2)可依次重复若干次。
(3)用碱或酸溶去纳米多孔氧化铝模板，得到氧化锡-氧化钛原位复合纳米线；
本发明提供的氧化锡-氧化钛原位复合纳米线的制备方法，解决了以往氧化锡复合氧化钛制备复合纳米线时必须的高温热处理过程，以简便的方法实现了氧化锡与氧化钛的原位复合，并以可控性较强的工艺实现了氧化锡复合氧化钛纳米线的低温制备，相关技术可望用于在塑料等柔性不耐热基底上的纳米线生长或器件制备。
具体实施方式
实施例1
(1)向四氯化锡溶液中加入过量氨水，反应得到氢氧化锡，过滤、洗涤后，加入水形成胶溶，水与四氯化锡的质量比为1，静置陈化1小时得到氧化锡溶胶，用硝酸调节氧化锡溶胶的PH值为0.1；
(2)搅拌条件下，将钛酸丁酯加入无水乙醇中稀释，无水乙醇与钛盐的质量比为1，搅拌均匀制得钛酸丁酯乙醇溶液；
(3)在5℃水浴下，将钛酸丁酯乙醇溶液逐滴加到氧化锡溶胶中，氧化锡溶胶与钛酸丁酯乙醇溶液的质量比为50，充分反应后，再静置1小时，得到氧化锡-氧化钛原位复合溶胶；
(4)将纳米多孔氧化铝模板浸入氧化锡-氧化钛原位复合溶胶中30min；
(5)取出纳米多孔氧化铝模板，在常温下干燥；
(6)用20％质量浓度的氢氧化钠溶液溶去纳米多孔氧化铝模板，得到氧化锡-氧化钛原位复合纳米空心管。
实施例2
(1)向四氯化锡溶液中加入过量氢氧化钠，反应得到氢氧化锡，过滤、洗涤后，加入水形成胶溶，水与四氯化锡的质量比为500，静置陈化15小时后得到氧化锡溶胶，用盐酸调节氧化锡溶胶的PH值为5；
(2)搅拌条件下，将四氯化钛加入乙二醇中稀释，乙二醇与四氯化钛的质量比为10，搅拌均匀制得溶液；
(3)在95℃水浴下，将四氯化钛乙二醇溶液逐滴加到氧化锡溶胶中，氧化锡溶胶与四氯化钛乙二醇溶液的质量比为500，充分反应后，再静置7小时，得到氧化锡-氧化钛原位复合溶胶；
(4)将纳米多孔氧化铝模板一侧浸入氧化锡-氧化钛原位复合溶胶中，另一侧用真空泵以1kPa的负压抽10min；
(5)取出纳米多孔氧化铝模板，在120℃用烘箱烘10min；
(6)依次重复步骤(4)和步骤(5)；
(7)用40％质量浓度的氢氧化钾溶液溶去纳米多孔氧化铝模板，得到氧化锡-氧化钛原位复合纳米线。
实施例3
(1)向四氯化锡溶液中加入过量氨水，反应得到氢氧化锡，过滤、洗涤后，加入水形成胶溶，水与四氯化锡的质量比为300，静置陈化10小时后得到氧化锡溶胶，用磷酸调节氧化锡溶胶的PH值为3；
(2)搅拌条件下，将硫酸钛加入无水乙醇、乙二醇和异丙醇组成(无水乙醇、乙二醇和异丙醇的重量比为5∶2∶3)的醇溶剂中稀释，醇溶剂与硫酸钛的质量比为5，搅拌均匀制得硫酸钛醇溶液；
(3)在55℃水浴下，将硫酸钛醇溶液逐滴加到氧化锡溶胶中，氧化锡溶胶与硫酸钛醇溶液的重量比为300，充分反应后，再静置15小时，制得氧化锡-氧化钛原位复合溶胶；
(4)将纳米多孔氧化铝模板浸入锐钛矿晶体钛溶胶中1h；
(5)取出纳米多孔氧化铝模板，在80℃用烘箱烘1h；
(6)将纳米多孔氧化铝模板浸入锐钛矿晶体钛溶胶中，另一侧用真空泵以0.1MPa的负压抽0.5min；；
(7)取出纳米多孔氧化铝模板，在80℃用烘箱烘0.5h；
(8)将纳米多孔氧化铝模板浸入锐钛矿晶体钛溶胶中，另一侧用真空泵以10kPa的负压抽2min；
(9)取出纳米多孔氧化铝模板，在80℃用烘箱烘10min；
(10)用硫酸(10％质量浓度)和磷酸(10％质量浓度)质量比1∶1混合所得的溶液，溶去纳米多孔氧化铝模板，得到氧化锡-氧化钛原位复合纳米线。
Claims (6)
1.一种氧化锡-氧化钛原位复合纳米线的制备方法，包括以下步骤：
(1)将纳米多孔氧化铝模板浸入氧化锡-氧化钛原位复合溶胶中，使溶胶填充于模板孔道中；
(2)取出纳米多孔氧化铝模板，干燥；
(3)用碱或酸溶去纳米多孔氧化铝模板，得到氧化锡-氧化钛原位复合纳米线；
所述的氧化锡-氧化钛原位复合溶胶通过如下方法制备：
(a)向四氯化锡溶液中加入过量碱，反应得到氢氧化锡，过滤、洗涤后，加入水中形成胶溶，静置陈化至少1小时得到氧化锡溶胶，调节氧化锡溶胶的PH值为0.1～5；
(b)搅拌条件下，将四氯化钛、硫酸钛和钛酸丁酯中的至少一种加入醇溶剂中稀释，搅拌均匀得到钛盐醇溶液；
(c)将钛盐醇溶液逐滴加到氧化锡溶胶中，在5～95℃水浴温度下充分反应后，再静置至少1小时，得到氧化锡-氧化钛原位复合溶胶。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的步骤(1)为：将纳米多孔氧化铝模板一侧浸入氧化锡-氧化钛原位复合溶胶中，另一侧施加负压，使溶胶填充于模板孔道中。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述的负压为1×103Pa～1×105Pa。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述纳米多孔氧化铝模板孔道直径为20～500nm。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中的干燥为室温下晾干或120℃以下烘干。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)和步骤(2)依次重复操作若干次。
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Open date: 20080409 |