CN102806055A - 一种在纳米材料上包裹二氧化钛的核壳型复合物制备方法 - Google Patents

一种在纳米材料上包裹二氧化钛的核壳型复合物制备方法 Download PDF

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赵元弟
余勇
周子明
陈俊
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Abstract

本发明公开了一种在纳米材料上包裹二氧化钛的核壳型复合物制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将1:1摩尔比的乙酸和乙醇，5%质量比的硫酸，2克钛酸丁酯搅拌均匀，将改性功能材料加入到混合溶液中超声分散15分钟，将超声分散后的混合溶液置于水浴锅内进行水浴反应，对水浴反应后的混合溶液进行离心分离，对离心分离后的产物进行热处理，以得到核壳复合物。本发明具有普遍适用性，反应过程可控，操作简单易行的优点。

Description

一种在纳米材料上包裹二氧化钛的核壳型复合物制备方法
技术领域
本发明属于纳米技术和材料科学领域，更具体地，涉及一种在纳米材料上包裹二氧化钛的核壳型复合物制备方法。
背景技术
由于二氧化钛具有光致活性，制备成本低，低毒性，化学稳定性等优点，使其在很多领域特别是太阳能电池和环境保护方面得到重要应用。
但单纯二氧化钛纳米颗粒光电转换效率低，容易团聚,难分离，热稳定性差等缺点限制了其更广泛的应用。研究表明，制备核壳复合物能够有效解决以上问题。传统的核壳复合物制备方法有气相沉积法，水热法，微乳液法，液相沉积法等，但是，这些方法具有适用范围狭窄，工艺复杂，成本高，高毒害性，反应迅速不可控等缺点。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种在纳米材料上包裹二氧化钛的核壳型复合物制备方法，该方法具有普遍适用性，反应过程可控，操作简单易行的优点。
为实现上述目的，本发明提供了一种一种在纳米材料上包裹二氧化钛的核壳型复合物制备方法，包括以下步骤：
（1）将1:1摩尔比的乙酸和乙醇，5%质量比的硫酸，2克钛酸丁酯搅拌均匀；
（2）将改性功能材料加入到混合溶液中超声分散15分钟；
（3）将超声分散后的混合溶液置于水浴锅内进行水浴反应；
（4）对水浴反应后的混合溶液进行离心分离；
（5）对离心分离后的产物进行热处理，以得到核壳复合物。
内核改性功能材料为氧化锆、氧化硅和碳纳米管。
水浴反应的温度为25℃，持续时间为12小时。
通过本发明所构思的以上技术方案，与现有技术相比，本发明具有以下的有益效果：
1、普遍适用性：因为本方法对作为内核的纳米材料没有形貌和大小要求,所以具有不规整表面,曲面和不同尺寸的材料同样适用于本方法。
2、反应过程可控:因为酯化反应是一个温和的化学反应,所以可以通过调节其缓慢而均一的产生水的过程进而控制相关联的钛前体水解过程。
3、操作简单易行:因为本方法在常温常压条件下操作而且无需特种反应设备,所以简便易行。
附图说明
图1是本发明在纳米材料上包裹二氧化钛的核壳型复合物制备方法的流程图。
图2（a）、（b）和（c）是本发明不同实施例制备的核壳复合物的形貌比较。
图3（a）、（b）和（c）是本发明不同实施例制备的核壳复合物的物相结构比较。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明在纳米材料上包裹二氧化钛的核壳型复合物制备方法包括以下步骤：
（1）将1:1摩尔比的乙酸和乙醇，5%质量比的硫酸，2克钛酸丁酯搅拌均匀；
（2）将改性功能材料加入到混合溶液中超声分散15分钟；在本实施方式中，内核改性功能材料为氧化锆、氧化硅和碳纳米管。
（3）将超声分散后的混合溶液置于水浴锅内进行水浴反应；
（4）对水浴反应后的混合溶液进行离心分离；
（5）对离心分离后的产物进行热处理，以得到核壳复合物。
实施例1
（1）将1:1摩尔比的乙酸和乙醇，5%质量比的硫酸，2克钛酸丁酯搅拌均匀；
（2）将氧化锆加入到混合溶液中超声分散15分钟；
（3）将超声分散后的混合溶液置于水浴锅内进行水浴反应，其中，水浴反应的温度为25℃，持续时间为12小时。
（4）对水浴反应后的混合溶液进行离心分离；
（5）对离心分离后的产物进行500℃煅烧热处理，以得到核壳复合物。
实施例2
（1）将1:1摩尔比的乙酸和乙醇，5%质量比的硫酸，2克钛酸丁酯搅拌均匀；
（2）将氧化硅加入到混合溶液中超声分散15分钟；
（3）将超声分散后的混合溶液置于水浴锅内进行水浴反应，其中，水浴反应的温度为25℃，持续时间为12小时。
（4）对水浴反应后的混合溶液进行离心分离；
（5）对离心分离后的产物进行500℃煅烧热处理，以得到核壳复合物。
实施例3
（1）将1:1摩尔比的乙酸和乙醇，5%质量比的硫酸，2克钛酸丁酯搅拌均匀；
（2）将碳纳米管加入到混合溶液中超声分散15分钟；
（3）将超声分散后的混合溶液置于水浴锅内进行水浴反应，其中，水浴反应的温度为25℃，持续时间为12小时。
（4）对水浴反应后的混合溶液进行离心分离；
（5）对离心分离后的产物进行氩气保护500℃煅烧热处理，以得到核壳复合物。
如图2(a)、（b）和（c）所示，可看到采用实施例1、实施例2、实施例3的方法分别制备的核壳复合物的形貌对比，可以清晰的观察到三种材料的外表都被均匀而致密的二氧化钛外壳包裹。
如图3(a)、（b）和（c）所示，可看到采用实施例1、实施例2、实施例3的方法分别制备的核壳复合物的晶体结构分析对比。可以清晰的从复合物X射线衍射图谱中观察到尖锐而明显的归属于锐钛矿型二氧化钛的特征峰。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种在纳米材料上包裹二氧化钛的核壳型复合物制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将1:1摩尔比的乙酸和乙醇，5%质量比的硫酸，2克钛酸丁酯搅拌均匀；
（2）将改性功能材料加入到混合溶液中超声分散15分钟；
（3）将超声分散后的混合溶液置于水浴锅内进行水浴反应；
（4）对水浴反应后的混合溶液进行离心分离；
（5）对离心分离后的产物进行热处理，以得到核壳复合物。
2.根据权利要求1所述的核壳复合物制备方法，其特征在于，内核改性功能材料为氧化锆、氧化硅和碳纳米管。
3.根据权利要求1所述的核壳复合物制备方法，其特征在于，水浴反应的温度为25℃，持续时间为12小时。
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