CN102115913A - 一种二氧化钛纳米管薄膜的制备方法 - Google Patents

一种二氧化钛纳米管薄膜的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于纳米材料及光电子信息材料制备技术领域，具体是一种将界面化学反应与水热反应相结合的制备二氧化钛纳米管薄膜的方法。方法中以纯钛箔作为原料，将原料经化学处理后放入高压反应釜中进行水热处理得到最终产品。采用该方法制得的二氧化钛纳米管薄膜呈三维有序网络结构分布，完整性较好，与现有的模板法及阳极氧化法相比，制作简单、成本低廉，且易于大面积制备。

Description

一种二氧化钛纳米管薄膜的制备方法
技术领域
本发明属于纳米材料及光电子信息材料制备技术领域，具体是一种将界面化学反应与水热反应相结合的制备二氧化钛纳米管薄膜的方法。
背景技术
TiO2纳米管薄膜所兼有的良好的一维电子传导能力、较大的比表面积，以及特殊的表面特性等一系列优异性能，决定了其在传感器、储氢材料、太阳能、光催化剂等领域的应用前景非常广阔。目前制备二氧化钛纳米管薄膜主要采用的是模板法和电化学阳极氧化法，模板法制备出的纳米管尺寸和形貌依赖于模板剂的尺寸，模板的孔一般都比较大，得到的纳米管内径较大、管壁较厚，实验操作比较复杂；阳极氧化法制备的二氧化钛纳米管，有序性和完整性都比较好，实验操作比较简单，但是成本较高。目前还没有采用水热法制备二氧化钛纳米管薄膜的研究。
发明内容
本发明的目的是提供一种将界面化学反应与水热反应相结合制备二氧化钛纳米管薄膜的全新方法，该方法是以纯钛箔为原料，采用界面化学反应与水热反应对其进行加工处理，得到三维有序网络结构分布的二氧化钛纳米管薄膜。
为实现上述技术任务，本发明采取如下的技术解决方案：
一种二氧化钛纳米管薄膜的制备方法，具体包括下列步骤：
步骤一，原料预处理：
将纯钛箔置于丙酮溶液中超声洗净，接着用HF、HNO3和H2O的混合溶液进行抛光处理，所述混合溶液的摩尔比为HF:HNO3:H2O=1:4:5，而后放入蒸馏水中超声洗净，室温下干燥；
步骤二，化学处理：
将经预处理过的纯钛箔置于质量分数为30%-40%的盐酸溶液中，室温下处理1-10天，接着用蒸馏水冲洗，室温下干燥；
步骤三，水热处理：
将经化学处理的纯钛箔放入高压反应釜中，在5-10mol/L的氢氧化钠溶液中，140℃-180℃、蒸汽压力为0.361MPa-1.004Mpa的条件下水热反应18h -30h，之后用蒸馏水冲洗得到二氧化钛纳米管薄膜。
所述的二氧化钛纳米管薄膜的制备方法还进一步包括后处理步骤，该步骤中将经水热处理过的样品进行干燥或者将经水热处理过的的样品经干燥后进行退火处理。
所述干燥条件为40-100℃。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
（1）本发明是以纯钛箔为原料，将界面化学反应和水热法相结合制备得到三维有序网络结构分布的二氧化钛纳米管薄膜，所得产品完整性较好，与现有的模板法及阳极氧化法相比，制作简单、成本低廉，且易于大面积制备。所得产品可应用于光电信息材料、太阳能光伏材料、光催化剂，气敏传感器件等领域。
（2）本发明中纳米管薄膜的形成是在水溶液的环境下形成的，可为纳米管的掺杂改性提供良好的制备条件，即在纳米管形成的过程中，通过在水溶液中掺杂一定的粒子对其改性。除此之外，该方法还可以实现附着在不同基底上的钛膜原位生成三维有序网络结构分布的二氧化钛纳米管薄膜。
（3）本发明制备的二氧化钛纳米管呈三维有序网络结构分布、有良好的长径比，可以有效的改善电子传导的路径，提高薄膜光散射特性。
附图说明
图1为实施例1中所得样品扫描电镜（SEM）的整体分布图；
图2为实施例1中所得样品扫描电镜的局部分布图；
图3为实施例1中所得样品的透射电镜（TEM）图；
图4为实施例1中所得样品的透射电镜图；
图5为实施例2中所得样品的扫描电镜图；
图6为实施例3中所得样品的扫描电镜图。
以下结合实施例与附图对本发明作进一步详细介绍。
具体实施方式
以下是发明人给出的具体实施例，这些实施例是为了进一步理解本发明，本发明不限于这些实施例。
实施例1：
步骤一，原料预处理：
将纯钛箔裁剪成为长×宽为：2cm×1cm，放入丙酮溶液中超声清洗10min，再置于摩尔比为HF:HNO3:H2O=1:4:5的溶液中进行抛光处理15min直至无气泡的剧烈产生，而后放入蒸馏水中超声清洗5min，室温下干燥；
步骤二，化学处理：
将经预处理的纯钛箔置于质量分数为36%的盐酸溶液中，室温下处理8天，接着用蒸馏水冲洗，室温下干燥；
步骤三，水热处理：
将经化学处理的纯钛箔放入高压反应釜中，在5mol/L的氢氧化钠溶液中，140℃、蒸汽压力为0.361MPa的条件下水热反应20h，水热反应结束后将钛片取出，用蒸馏水反复冲洗，得到二氧化钛纳米管薄膜样品；
步骤四，后处理：
将步骤三得到的二氧化钛纳米管薄膜样品在80℃下干燥，即可得到最终的二氧化钛纳米管薄膜。
SEM测试结果如图1，2所示，该实施例所得的样品表面整体呈花状分布，纳米管交错排列，管的直径大约为40nm。TEM测试结果如图3，4所示，纳米管呈现出多壁管特性。
实施例2：
步骤一，原料预处理：
将长×宽为2cm×1cm的纯钛箔放入丙酮溶液中超声清洗10min，再置于摩尔比为HF:HNO3:H2O=1:4:5的溶液中进行抛光处理15min直至无气泡剧烈产生，而后放入蒸馏水中超声清洗5min，室温下干燥；
步骤二，化学处理：
将经预处理的纯钛箔置于质量分数为40%的盐酸溶液中，室温下处理2天，接着用蒸馏水冲洗，室温下干燥；
步骤三，水热反应
将经过化学处理的纯钛箔放入高压反应釜中，在5mol/L的氢氧化钠溶液中，170℃、蒸汽压力为0.792MPa的条件下水热反应25h，水热反应结束后将钛片取出，用蒸馏水反复冲洗得到二氧化钛纳米管薄膜样品；
步骤四，后处理：
将步骤三得到的二氧化钛纳米管薄膜样品在60℃下干燥，之后在450℃的温度下退火处理即可得到最终的二氧化钛纳米管薄膜。
SEM测试结果如图5所示，该实施例中所得样品的纳米管交错排列，呈三维有序网络结构分布，纳米管直径大约为30nm。
实施例3：
步骤一，原料预处理：
将长×宽为：2cm×1cm的纯钛箔置于丙酮溶液中超声清洗10min，接着放入摩尔比为HF:HNO3:H2O=1:4:5的混合溶液中进行抛光处理15min直至无气泡的剧烈产生；而后置于蒸馏水中超声清洗5min，室温下干燥；
步骤二，化学处理：
将经预处理的钛箔置于质量分数为30%的盐酸溶液中，室温下处理5天，接着用蒸馏水冲洗，室温下干燥；
步骤三，水热处理：
将经化学处理的纯钛箔放入高压反应釜中，在7mol/L的氢氧化钠溶液中，150℃、蒸汽压力为0.476MPa的条件下水热反应30h，之后用蒸馏水反复冲洗，得到二氧化钛纳米管薄膜样品；
步骤四，后处理：
将步骤三得到的二氧化钛纳米管薄膜样品在40℃下干燥，之后在450℃的温度下退火处理，即得到最终的二氧化钛纳米管薄膜。
SEM测试结果如图6所示，本实施例所得样品的纳米管交错排列，呈三维有序网络结构分布，纳米管直径大约为40nm。
如果涉及其它有退火处理步骤的实施例，其中的退火温度可以根据所制纳米管薄膜的用途要求进行调整。

Claims (3)

1.一种二氧化钛纳米管薄膜的制备方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：
步骤一，原料预处理：
将纯钛箔置于丙酮溶液中超声洗净，接着用HF、HNO3和H2O的混合溶液进行抛光处理，所述混合溶液的摩尔比为HF:HNO3:H2O=1:4:5，而后放入蒸馏水中超声洗净，室温下干燥；
步骤二，化学处理：
将经预处理过的纯钛箔置于质量分数为30%-40%的盐酸溶液中，室温下处理1-10天，接着用蒸馏水冲洗，室温下干燥；
步骤三，水热处理：
将经化学处理的纯钛箔放入高压反应釜中，在5-10mol/L的氢氧化钠溶液中，140℃-180℃、蒸汽压力为0.361MPa-1.004Mpa的条件下水热反应18h -30h，之后用蒸馏水冲洗，得到二氧化钛纳米管薄膜。
2.如权利要求1所述的二氧化钛纳米管薄膜的制备方法，其特征在于，所述的二氧化钛纳米管薄膜的制备方法还进一步包括后处理步骤，该步骤中将经水热处理过的样品进行干燥或者将经水热处理过的的样品经干燥后进行退火处理。
3.如权利要求2中所述的二氧化钛纳米管薄膜的制备方法，其特征在于，所述干燥条件为40-100℃。
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102800495A (zh) * 2012-08-10 2012-11-28 奇瑞汽车股份有限公司 原位生长二氧化钛薄膜电极的方法、光阳极、电池
CN102864480A (zh) * 2012-08-31 2013-01-09 北京工业大学 一种三维网络结构二氧化钛纳米管阵列的制备方法
CN104986797A (zh) * 2015-07-02 2015-10-21 浙江大学 一种锐钛矿TiO2纳米管薄膜的制备方法
CN105129847A (zh) * 2015-08-24 2015-12-09 昆明理工大学 一种二氧化钛纳米管组成的纳米片的制备方法
CN108383155A (zh) * 2018-05-17 2018-08-10 燕山大学 一种氧化钛超细纳米线簇材料的制备方法
CN111111634A (zh) * 2019-12-04 2020-05-08 华南师范大学 一种二氧化钛大孔微球/金属钛复合材料及其制备方法和应用
CN112126927A (zh) * 2019-06-24 2020-12-25 北京师范大学 一种储氢材料的制备方法
CN112442688A (zh) * 2020-11-25 2021-03-05 成都大学 一种钛基底制备锐钛矿相TiO2纳米管薄膜的方法
CN113522016A (zh) * 2021-07-12 2021-10-22 南通大学 一种挥发性有机物消除反应器及制备方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109665559A (zh) * 2018-12-28 2019-04-23 天津城建大学 一种TiO2纳米阵列薄膜及其制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1733609A (zh) * 2005-07-07 2006-02-15 上海交通大学 微波制备二氧化钛纳米管的方法
US20060193766A1 (en) * 2003-04-15 2006-08-31 Akira Hasegawa Titania nanotube and method for producing same
CN101239738A (zh) * 2007-11-20 2008-08-13 中国科学院过程工程研究所 一种二氧化钛纳米管的制备方法
WO2009015329A2 (en) * 2007-07-26 2009-01-29 The Penn State Research Foundation Highly-ordered titania nanotube arrays
CN101564688A (zh) * 2009-02-24 2009-10-28 福建工程学院 一种二氧化钛纳米复合管的制备方法
CN101723442A (zh) * 2009-12-08 2010-06-09 东北林业大学 一种水热共溶剂法制备氮掺杂钛酸纳米管的方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060193766A1 (en) * 2003-04-15 2006-08-31 Akira Hasegawa Titania nanotube and method for producing same
CN1733609A (zh) * 2005-07-07 2006-02-15 上海交通大学 微波制备二氧化钛纳米管的方法
WO2009015329A2 (en) * 2007-07-26 2009-01-29 The Penn State Research Foundation Highly-ordered titania nanotube arrays
CN101239738A (zh) * 2007-11-20 2008-08-13 中国科学院过程工程研究所 一种二氧化钛纳米管的制备方法
CN101564688A (zh) * 2009-02-24 2009-10-28 福建工程学院 一种二氧化钛纳米复合管的制备方法
CN101723442A (zh) * 2009-12-08 2010-06-09 东北林业大学 一种水热共溶剂法制备氮掺杂钛酸纳米管的方法

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102800495A (zh) * 2012-08-10 2012-11-28 奇瑞汽车股份有限公司 原位生长二氧化钛薄膜电极的方法、光阳极、电池
CN102800495B (zh) * 2012-08-10 2016-06-01 奇瑞汽车股份有限公司 原位生长二氧化钛薄膜电极的方法、光阳极、电池
CN102864480A (zh) * 2012-08-31 2013-01-09 北京工业大学 一种三维网络结构二氧化钛纳米管阵列的制备方法
CN102864480B (zh) * 2012-08-31 2015-03-04 北京工业大学 一种三维网络结构二氧化钛纳米管阵列的制备方法
CN104986797A (zh) * 2015-07-02 2015-10-21 浙江大学 一种锐钛矿TiO2纳米管薄膜的制备方法
CN105129847A (zh) * 2015-08-24 2015-12-09 昆明理工大学 一种二氧化钛纳米管组成的纳米片的制备方法
CN108383155A (zh) * 2018-05-17 2018-08-10 燕山大学 一种氧化钛超细纳米线簇材料的制备方法
CN112126927A (zh) * 2019-06-24 2020-12-25 北京师范大学 一种储氢材料的制备方法
CN112126927B (zh) * 2019-06-24 2022-03-01 北京师范大学 一种储氢材料的制备方法
CN111111634A (zh) * 2019-12-04 2020-05-08 华南师范大学 一种二氧化钛大孔微球/金属钛复合材料及其制备方法和应用
CN112442688A (zh) * 2020-11-25 2021-03-05 成都大学 一种钛基底制备锐钛矿相TiO2纳米管薄膜的方法
CN112442688B (zh) * 2020-11-25 2021-11-26 成都大学 一种钛基底制备锐钛矿相TiO2纳米管薄膜的方法
CN113522016A (zh) * 2021-07-12 2021-10-22 南通大学 一种挥发性有机物消除反应器及制备方法

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