CN103101962B - 一种氧化锌/二氧化钛复合纳米棒的制备方法 - Google Patents
一种氧化锌/二氧化钛复合纳米棒的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103101962B CN103101962B CN201110352185.9A CN201110352185A CN103101962B CN 103101962 B CN103101962 B CN 103101962B CN 201110352185 A CN201110352185 A CN 201110352185A CN 103101962 B CN103101962 B CN 103101962B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- titanium dioxide
- zinc oxide
- amount
- substance
- solution
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Abstract
本发明提出一种氧化锌/二氧化钛复合纳米棒的制备方法，其特征在于包括如下步骤在搅拌过程中，把碱溶液和乙二胺分别加入至锌离子溶液中；搅拌均匀后，向混合溶液中加入二氧化钛粉体搅拌混合均匀后，将悬浮液放入聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜中，进行水热反应；将制得沉淀产物用去离子水洗涤干燥，得到氧化锌/二氧化钛复合纳米棒材料。该方法制备的氧化锌/二氧化钛复合纳米棒材料，氧化锌与二氧化钛之间有耦合和协同作用，可以使氧化锌的气敏、发光、光催化等有所增强和改善；同时，氧化锌和二氧化钛之间的相互作用还可产生新的物理现象及可利用的新功能等；并且该方法具有工艺和流程简便，参数可调范围宽，成本低，可重复性强，可大量合成等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合纳米棒的制备方法，特别是涉及一种氧化锌/二氧化钛复合纳米棒的制备方法。
背景技术
在众多的纳米金属氧化物中，氧化锌（ZnO）作为重要的半导体材料，具有较宽的能带间隙(3.37eV)和较高的激子结合能(60meV)，并且无毒，价格低廉，环境稳定性良好，正是因为氧化锌这些优异的性能，ZnO纳米半导体材料已经广泛地应用于各个领域：光电装置，传感器，光伏材料，压电材料，细胞标记，蛋白质检测，紫外光检测等。
而二氧化钛（TiO2）与ZnO的带隙相同（E=3.2eV）二氧化钛也具有生物相容性，化学稳定性好等优点。且据报道ZnO/TiO2复合材料具有耦合和协同作用，可以使ZnO的气敏、发光、光催化等有所增强和改善；同时，ZnO和TiO2之间的相互作用还可产生新的物理现象及可利用的新功能等。
发明内容
本发明的目的是为了制备一种具有协同作用的复合材料。该方法制备的氧化锌/二氧化钛复合纳米棒材料，氧化锌与二氧化钛之间有耦合和协同作用，可以使氧化锌的气敏、发光、光催化等有所增强和改善；同时，氧化锌和二氧化钛之间的相互作用还可产生新的物理现象及可利用的新功能等；并且该方法具有工艺和流程简便，参数可调范围宽，成本低，可重复性强，可大量合成等优点。
本发明提供一种氧化锌/二氧化钛复合纳米棒的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）配置锌离子溶液，浓度为0.005～0.01mol/L；
（2）配置碱溶液，其中氢氧根的物质的量：锌离子的物质的量=2：1；
（3）配置乙二胺溶液，其中乙二胺的物质的量：锌离子的物质的量=2：1；
（4）在搅拌过程中，把碱溶液和乙二胺分别加入至锌离子溶液中；搅拌均匀后，向混合溶液中加入二氧化钛粉体，添加量为氧化锌质量的10%～50%；
（5）搅拌混合均匀后，将悬浮液放入聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜中，进行水热反应，其中反应温度100～160℃，反应时间8～20小时；
（6）反应结束后将步骤（5）制得沉淀产物用去离子水洗涤，然后在60～100℃下干燥6～24小时，得到氧化锌/二氧化钛复合纳米棒材料。
步骤（1）中所述的锌溶液为醋酸锌、硝酸锌、硫酸锌中的一种及其组合。
步骤（2）中所述的碱溶液为氢氧化钠、氢氧化钾中的一种及其组合。
步骤（4）中所述的二氧化钛粉体为P25型二氧化钛，金红石与锐钛矿之比为3：7，平均粒径30纳米。
本发明方法所得产物的结构、形貌、组成进行表征，分别选用X射线粉末衍射(XRD)、投射电子显微镜(TEM)、N2吸附比表面积测试仪（BET）等手段进行表征。
本发明优点在于：
1．本发明采用水热法制备了ZnO/TiO2纳米棒复合材料。
2．本发明的合成方法简单，整个制备过程简便，条件易控，且产物的后处理方便，具有很强的通用性。
3．本发明在制备时不产生对环境有污染的副产物，符合可持续发展要求，是一种环保型合成工艺。制备的产物形貌、尺寸易控，纯度高，结晶度好且产物处理方便简洁，适合于中等规模工业生产。
4．本发明中TiO2与ZnO之间存在着耦合和协同作用，因而在气敏、发光、光催化等方面的性能可得到增强和改善，并且这种耦合和协同作用还能衍射出一些新的物理现象及可利用的新的功能等。因此，这种复合的一维材料可以光电子器件、场发射器件和气敏传感器等方面具有重要的应用价值。
附图说明
附图1：实例1中ZnO/TiO2复合纳米棒的XRD图片。
附图2：实例1中ZnO/TiO2复合纳米棒的扫描电镜照片。
附图3：实例1中ZnO/TiO2复合纳米棒的EDX图。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步阐述，其目的仅在于更好理解本发明的内容。因此，所举之例并不限制本发明的保护范围。
实施例1：
本发明采用水热法制备了ZnO/TiO2纳米棒复合材料，具体步骤如下：
（1）配置一定浓度的锌离子溶液（0.005mol/L）；
（2）配置一定浓度的碱溶液，其中氢氧根的物质的量:锌离子的物质的量=2:1；
（3）配置一定浓度的乙二胺，其中乙二胺的物质的量:锌离子的物质的量=2:1；
（4）在搅拌过程中，把碱溶液和乙二胺分别加入至锌离子溶液中；搅拌一定时间后，向混合溶液中加入一定量的P25型二氧化钛粉体（德固赛公司P25型二氧化钛，金红石与锐钛矿之比为3:7，平均粒径30纳米）（添加量为40%）；
（5）搅拌一定时间，使之混合均匀后，将悬浮液放入聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜中，水热反应一定时间之后，即得到ZnO/TiO2复合纳米棒，反应条件为：温度160℃，反应时间8小时。
（6）反应结束后将沉淀产物用去离子水洗涤，然后在80℃下干燥10小时，得到ZnO/TiO2复合纳米棒材料。
将所得产物分别用SEM、XRD、EDX对其结构、晶型等进行表征。图1为产物的XRD图谱，从图中可以看出产物中二氧化钛的晶形为锐钛矿，其余的峰为氧化锌的六方纤锌矿晶面衍射峰。图2为复合纳米棒的SEM图，从图中可以看出复合纳米棒的直径为100～200nm左右，长度约为3μm，同时从图中还可看出，纳米棒的表面均匀分布着一些细小的纳米颗粒，这些颗粒是TiO2。图3是产物的EDX图，从表中可以看出，产物中有ZnO及TiO2，这与XRD的分析结果相一致。
实施例2：
（1）配置一定浓度的锌离子溶液（0.007mol/L）；
（2）配置一定浓度的碱溶液，其中氢氧根的物质的量:锌离子的物质的量=2:1；
（3）配置一定浓度的乙二胺，其中乙二胺的物质的量:锌离子的物质的量=2:1；
（4）在搅拌过程中，把碱溶液和乙二胺分别加入至锌离子溶液中；搅拌一定时间后，向混合溶液中加入一定量的P25型二氧化钛粉体（德固赛公司P25型二氧化钛，金红石与锐钛矿之比为3:7，平均粒径30纳米）（添加量为20%）；
（5）搅拌一定时间，使之混合均匀后，将悬浮液放入聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜中，水热反应一定时间之后，即得到ZnO/TiO2复合纳米棒，反应条件为：温度100℃，反应时间12小时。
（6）反应结束后将沉淀产物用去离子水洗涤，然后在80℃下干燥10小时，得到ZnO/TiO2复合纳米棒材料。
实施例3：
（1）配置一定浓度的锌离子溶液（0.008 mol/L）；
（2）配置一定浓度的碱溶液，其中氢氧根的物质的量:锌离子的物质的量=2:1；
（3）配置一定浓度的乙二胺，其中乙二胺的物质的量:锌离子的物质的量=2:1；
（4）在搅拌过程中，把碱溶液和乙二胺分别加入至锌离子溶液中；搅拌一定时间后，向混合溶液中加入一定量的P25型二氧化钛粉体（德固赛公司P25型二氧化钛，金红石与锐钛矿之比为3:7，平均粒径30纳米）（添加量为30%）；
（5）搅拌一定时间，使之混合均匀后，将悬浮液放入聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜中，水热反应一定时间之后，即得到ZnO/TiO2复合纳米棒，反应条件为：温度100℃，反应时间16小时。
（6）反应结束后将沉淀产物用去离子水洗涤，然后在80℃下干燥10小时，得到ZnO/TiO2复合纳米棒材料。
实施例4：
（1）配置一定浓度的锌离子溶液（0.008 mol/L）；
（2）配置一定浓度的碱溶液，其中氢氧根的物质的量:锌离子的物质的量=2:1；
（3）配置一定浓度的乙二胺，其中乙二胺的物质的量:锌离子的物质的量=2:1；
（4）在搅拌过程中，把碱溶液和乙二胺分别加入至锌离子溶液中；搅拌一定时间后，向混合溶液中加入一定量的P25型二氧化钛粉体（德固赛公司P25型二氧化钛，金红石与锐钛矿之比为3:7，平均粒径30纳米）（添加量为30%）；
（5）搅拌一定时间，使之混合均匀后，将悬浮液放入聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜中，水热反应一定时间之后，即得到ZnO/TiO2复合纳米棒，反应条件为：温度120℃，反应时间8小时。
（6）反应结束后将沉淀产物用去离子水洗涤，然后在80℃下干燥10小时，得到ZnO/TiO2复合纳米棒材料。
实施例5：
（1）配置一定浓度的锌离子溶液（0.01 mol/L）；
（2）配置一定浓度的碱溶液，其中氢氧根的物质的量:锌离子的物质的量=2:1；
（3）配置一定浓度的乙二胺，其中乙二胺的物质的量:锌离子的物质的量=2:1；
（4）在搅拌过程中，把碱溶液和乙二胺分别加入至锌离子溶液中；搅拌一定时间后，向混合溶液中加入一定量的P25型二氧化钛粉体（德固赛公司P25型二氧化钛，金红石与锐钛矿之比为3:7，平均粒径30纳米）（添加量为30%）；
（5）搅拌一定时间，使之混合均匀后，将悬浮液放入聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜中，水热反应一定时间之后，即得到ZnO/TiO2复合纳米棒，反应条件为：温度140℃，反应时间12小时。
（6）反应结束后将沉淀产物用去离子水洗涤，然后在80℃下干燥10小时，得到ZnO/TiO2复合纳米棒材料。
实施例6：
（1）配置一定浓度的锌离子溶液（0.01 mol/L）；
（2）配置一定浓度的碱溶液，其中氢氧根的物质的量:锌离子的物质的量=2:1；
（3）配置一定浓度的乙二胺，其中乙二胺的物质的量:锌离子的物质的量=2:1；
（4）在搅拌过程中，把碱溶液和乙二胺分别加入至锌离子溶液中；搅拌一定时间后，向混合溶液中加入一定量的P25型二氧化钛粉体（德固赛公司P25型二氧化钛，金红石与锐钛矿之比为3:7，平均粒径30纳米）（添加量为30%）；
（5）搅拌一定时间，使之混合均匀后，将悬浮液放入聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜中，水热反应一定时间之后，即得到ZnO/TiO2复合纳米棒，反应条件为：温度160℃，反应时间16小时。
（6）反应结束后将沉淀产物用去离子水洗涤，然后在80℃下干燥10小时，得到ZnO/TiO2复合纳米棒材料。
Claims (1)
1.一种氧化锌/二氧化钛复合纳米棒的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）配置锌离子溶液，浓度为0.005~0.01mol/L；所述的锌溶液为醋酸锌、硝酸锌、硫酸锌中的一种及其组合；
（2）配置碱溶液，其中氢氧根的物质的量：锌离子的物质的量=2：1；所述的碱溶液为氢氧化钠、氢氧化钾中的一种及其组合；
（3）配置乙二胺溶液，其中乙二胺的物质的量：锌离子的物质的量=2：1；
（4）在搅拌过程中，把碱溶液和乙二胺分别加入至锌离子溶液中；搅拌均匀后，向混合溶液中加入二氧化钛粉体，添加量为氧化锌质量的10%~50%；所述的二氧化钛粉体为P25型二氧化钛，金红石与锐钛矿之比为3：7，平均粒径30纳米；
（5）搅拌混合均匀后，将悬浮液放入聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜中，进行水热反应，其中反应温度100~160℃，反应时间8~20小时；
（6）反应结束后将步骤（5）制得沉淀产物用去离子水洗涤，然后在60～100℃下干燥6～24小时，得到氧化锌/二氧化钛复合纳米棒材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201110352185.9A CN103101962B (zh) | 2011-11-09 | 2011-11-09 | 一种氧化锌/二氧化钛复合纳米棒的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201110352185.9A CN103101962B (zh) | 2011-11-09 | 2011-11-09 | 一种氧化锌/二氧化钛复合纳米棒的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103101962A CN103101962A (zh) | 2013-05-15 |
| CN103101962B true CN103101962B (zh) | 2015-07-08 |
Family
ID=48310207
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201110352185.9A Expired - Fee Related CN103101962B (zh) | 2011-11-09 | 2011-11-09 | 一种氧化锌/二氧化钛复合纳米棒的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103101962B (zh) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103400937B (zh) * | 2013-08-13 | 2015-04-29 | 西南大学 | TiO2/SnO2复合纳米棒电阻开关的制备方法 |
| CN103708546B (zh) * | 2014-01-08 | 2015-08-26 | 安徽工业大学 | 一种氧化锌/氧化钛复合纳米棒的制备方法 |
| CN105645459B (zh) * | 2016-01-15 | 2017-07-21 | 长沙理工大学 | 一种表面修饰海胆状ZnO/TiO2复合材料及其制备方法 |
| CN106395891B (zh) * | 2016-08-25 | 2017-12-19 | 信阳师范学院 | 一种二氧化钛‑氧化锌纳米棒的制备方法 |
| CN106564943B (zh) * | 2016-10-20 | 2018-01-12 | 国建新材料产业发展研究院（深圳）有限公司 | 一种近红外线反射二氧化钛‑氧化锌自组装材料及制备方法 |
| CN107233878B (zh) * | 2017-01-22 | 2020-02-07 | 南昌航空大学 | 一种超细氧化锌纳米颗粒/二氧化钛纳米线复合光催化材料的制备方法 |
| CN114275810B (zh) * | 2021-12-29 | 2022-08-16 | 南京航空航天大学 | 一种用于丙酮气体传感器的气敏材料的制备方法 |
| CN114590834B (zh) * | 2022-03-30 | 2023-07-14 | 广州天赐高新材料股份有限公司 | 一种纳米二氧化钛-氧化锌杂化材料及其合成方法 |
| CN115193391B (zh) * | 2022-08-18 | 2023-10-13 | 润和科华催化剂(上海)有限公司 | 一种纳米棒状氧化锌脱硫剂及其制备方法和应用 |
-
2011
- 2011-11-09 CN CN201110352185.9A patent/CN103101962B/zh not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Fabrication of three-dimensional ZnO/TiO2 heteroarchitectures via a solution process;Nuanxia Wang et al.;《Journal of Materials Chemistry》;20080718;第18卷;第3909-3911页 * |
| 乙二胺-水体系中合成氧化锌纳米带;姜妲 等;《过程工程学报》;20061031;第6卷(第5期);第841-844页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103101962A (zh) | 2013-05-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103101962B (zh) | 一种氧化锌/二氧化钛复合纳米棒的制备方法 | |
| Ha et al. | Morphology-controlled synthesis of SrTiO 3/TiO 2 heterostructures and their photocatalytic performance for water splitting | |
| CN103936074A (zh) | 一种水热法合成超细三氧化钨全纳米棒的方法 | |
| CN103803633B (zh) | 一种氧化锌/二氧化钛纳米复合材料的制备方法 | |
| Xing et al. | Fabrication of Bi 2 Sn 2 O 7-ZnO heterostructures with enhanced photocatalytic activity | |
| CN101613121A (zh) | 一种椭球状氧化锌的制备方法 | |
| CN101624209A (zh) | 一种ZnO纳米棒的制备方法 | |
| CN103991896A (zh) | 一种球形氧化锌纳米材料的制备方法 | |
| CN103566921B (zh) | 网络结构的氧化锌二氧化钛纳米复合材料的制备方法 | |
| Xing et al. | Facile one-pot synthesis and photocatalytic properties of hierarchically structural BiVO 4 with different morphologies | |
| CN103950985B (zh) | 一种中空方球结构的纳米钨酸铋及其制备方法 | |
| Dong et al. | Ammonia induced formation of N-doped (BiO) 2 CO 3 hierarchical microspheres: the effect of hydrothermal temperature on the morphology and photocatalytic activity | |
| CN106542564A (zh) | 一种氧化锌纳米棒的制备方法 | |
| CN103896335A (zh) | 高比表面纳米多孔二氧化钛的制备方法 | |
| CN104192914B (zh) | 一种钨酸锰单晶纳米线的制备方法 | |
| Wang et al. | Large scale synthesis of ZnO nanoparticles via homogeneous precipitation | |
| Yang et al. | Facile microwave-assisted synthesis and effective photocatalytic hydrogen generation of Zn 2 GeO 4 with different morphology | |
| CN105727922B (zh) | 一种Li掺杂SrTiO3十八面体纳米颗粒的制备方法及产物 | |
| CN106186045A (zh) | 一种花状氧化锌纳米颗粒团簇的制备方法 | |
| CN108273522B (zh) | 一种具有梯形结构的z型半导体光催化剂及其制备方法和应用 | |
| Chen et al. | Preparation in acidic and alkaline conditions and characterization of α-Bi 2 Mo 3 O 12 and γ-Bi 2 MoO 6 powders | |
| CN103588244B (zh) | 无模板法制备夹心中空二氧化钛纳米材料的方法 | |
| CN102275973A (zh) | 一种碱式碳酸铜微球的制备方法 | |
| CN108946773A (zh) | 一种碳酸根型水滑石类化合物粉体的制备方法 | |
| Li et al. | Facile solution-based synthesis and optical properties of Co3O4 Nanoparticles at low-temperature |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20150708 Termination date: 20171109 |