CN103864141B - 一种锐钛矿二氧化钛纳米棒的合成方法 - Google Patents
一种锐钛矿二氧化钛纳米棒的合成方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103864141B CN103864141B CN201410105505.4A CN201410105505A CN103864141B CN 103864141 B CN103864141 B CN 103864141B CN 201410105505 A CN201410105505 A CN 201410105505A CN 103864141 B CN103864141 B CN 103864141B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- titanium dioxide
- anatase
- rod
- nitrogen
- acetic acid
- 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.)
- Active
Links
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 87
- 239000002073 nanorod Substances 0.000 title claims abstract description 25
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 title abstract description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract 2
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 57
- KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N Succinic acid Natural products OC(=O)CCC(O)=O KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 27
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 claims abstract description 21
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 17
- UNZSJASIKFONPS-UHFFFAOYSA-N C(C)(=O)N(C)C.[N].[N] Chemical compound C(C)(=O)N(C)C.[N].[N] UNZSJASIKFONPS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 claims abstract description 13
- YHWCPXVTRSHPNY-UHFFFAOYSA-N butan-1-olate;titanium(4+) Chemical compound [Ti+4].CCCC[O-].CCCC[O-].CCCC[O-].CCCC[O-] YHWCPXVTRSHPNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 7
- KDYFGRWQOYBRFD-NUQCWPJISA-N butanedioic acid Chemical compound O[14C](=O)CC[14C](O)=O KDYFGRWQOYBRFD-NUQCWPJISA-N 0.000 claims abstract description 3
- 239000001384 succinic acid Substances 0.000 claims description 12
- 238000010189 synthetic method Methods 0.000 claims description 8
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 6
- XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J titanium tetrachloride Chemical compound Cl[Ti](Cl)(Cl)Cl XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims description 5
- VXUYXOFXAQZZMF-UHFFFAOYSA-N titanium(IV) isopropoxide Chemical compound CC(C)O[Ti](OC(C)C)(OC(C)C)OC(C)C VXUYXOFXAQZZMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 abstract description 8
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 2
- 239000002096 quantum dot Substances 0.000 abstract description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 abstract 2
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 abstract 1
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 20
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 5
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010070834 Sensitisation Diseases 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000274 adsorptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 230000008313 sensitization Effects 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
本发明涉及一种锐钛矿二氧化钛纳米棒的合成方法:首先在容器中加入一定量的乙酸,再加入丁二酸,超声搅拌,然后加入氮氮二甲基乙酰胺,超声搅拌,最后加入钛酸四丁酯,混合均匀后加入到水热反应釜中,加热反应,反应结束后,得到锐钛矿相的二氧化钛纳米棒。该二氧化钛纳米棒,其晶型为锐钛矿型形貌是一维纳米棒状,本发明所制备的锐钛矿相的二氧化钛纳米棒具有尺寸可控、制备过程简单和成本低廉等特点。该锐钛矿相二氧化钛纳米棒为可以作为染料敏化太阳能电池和量子点太阳能电池的工作电极材料。
Description
技术领域:
本发明涉及一种二氧化钛纳米棒的合成方法;尤其涉及一种锐钛矿二氧化钛纳米棒的合成方法。
背景技术:
能源与环境是21世纪科学研究的两大主题。解决当前日益严重的能源短缺和环境污染问题是提高人民生活质量、保障国家安全和实现人类社会可持续发展的迫切需要。基于太阳能利用的电池技术在解决能源和环境问题方面具有巨大的应用潜力。TiO2因其价格低廉、氧化能力强(具有普适性)、具有生物以及化学惰性(环保、无二次污染)、高效稳定(抗光腐蚀和化学腐蚀,是最有可能产业化的新型太阳能电池材料。
二氧化钛的晶型主要有锐钛型和金红石型两种,锐钛型是一个热不稳定的结构,在大约800℃可以转变为金红石型,而且这一晶型的转化是不可逆的。金红石型是一个热稳定的结构,不会随温度变化而改变。这两种晶型结构均由相互连接的TiO6八面体构成,两者的差别在于八面体的畸变程度和八面体间的相互连接方式不同,金红石型的八面体是不规则的,微显斜方晶,锐钛型的八面体呈明显的斜方晶畸变,其对称性低于金红石型。金红石型的每个八面体与周围10个八面体相连(其中两个共边,八个共顶角),而锐钛型的每个八面体与周围8个八面体相连(其中四个共边,四个共顶角),这些结构上的差异导致了这两种晶型不同的质量密度及电子能带结构。锐钛型的质量密度(3.894g.cm-3)略小于金红石型(4.250g.cm-3),而带隙(3.2eV)则略大于金红石型(3.0eV)。金红石型二氧化钛对氧分子的吸附能力差,比表面积较小,因而光生电子和空穴容易复合,从而使其光性能受到一定影响(引自Angew.Chem.Int.Ed.2012,51,2727–2730)。而微结构是纳米棒的锐钛型二氧化钛,在电池传输上有良好的特性,并且锐钛矿晶体结构对光照有着很好的折射和吸收作用,但是目前来看,弱酸水热体系中没有科技文献报告锐钛型二氧化钛的纳米棒。现在我们在这里创造性的报道一种弱酸体系中合成的锐钛型二氧化钛的纳米棒。
发明内容:
本发明的目的是为了改进现有技术的不足而提供了一种操作简单、低成本的锐钛矿二氧化钛纳米棒的合成方法。在弱酸体系中首次合成锐钛型二氧化钛的纳米棒,填补了目前本领域中的技术空白。
本发明的技术方案为:一种锐钛矿二氧化钛纳米棒的合成方法,其特征在于二氧化钛纳米棒形状呈粗棒状,合成的产物的晶型为锐钛矿型,具体步骤如下:
(1)首先在容器中加入乙酸,再加入丁二酸,溶解,
(2)然后在上述溶液中加入氮氮二甲基乙酰胺,溶解,得混合溶液;
(3)最后在混合溶液中加入的钛源,混合后加入到水热反应釜中,加热反应;
(4)反应结束后,离心干燥得到二氧化钛纳米棒。
优选步骤(1)中所述的乙酸和丁二酸的质量比为8:(1-5);步骤(2)中氮氮二甲基乙酰胺的加入质量与乙酸的质量比为(1-4):1;步骤(3)中钛源的加入质量与乙酸的质量比为为(1-20):8。
优选上述的钛源为钛酸四丁酯、四氯化钛或异丙醇钛。
优选步骤(3)中加热反应的温度为140-180℃;加热反应的时间为12-60小时。
有益效果:
本发明所制备的锐钛矿相的二氧化钛纳米棒具有尺寸可控、制备过程简单和成本低廉等特点。通过调节发明工艺可以得到不同尺寸的锐钛矿相二氧化钛纳米棒并以此可以调控染料敏化太阳能电池、量子点太阳能电池和光催化的反应性能。
附图说明:
图1:为实施例1所制备的纳米棒材料的SEM图;
图2:为实施例2所制备的纳米棒材料的SEM图;
图3:为实施例3所制备的纳米棒材料的SEM图;
图4为实施例1,2,3所制备的纳米棒材料的XRD图,其中a代表实施例1,b代表实施例2,c代表实施例3。
具体实施方式:
实施例1
首先在容器中加入乙酸8g,再加入丁二酸1g,超声搅拌,然后加入氮氮二甲基乙酰胺8g,超声搅拌,最后加入钛酸四丁酯1g,混合均匀后加入到水热反应釜中,放入烘箱在140℃度下反应12h,反应结束后,取出反应釜,得到锐钛矿相的二氧化钛纳米棒。纳米棒棒长300nm。其制备的样品SEM图如图1所示,从图中可以看出该纳米棒结构完整,表面均一。所制材料的XRD图如图4中的a线所示,可以得出所得到的的产物为锐钛矿型晶体。
实施例2
首先在容器中加入乙酸8g,再加入丁二酸5g,超声搅拌,然后加入氮氮二甲基乙酰胺30g,超声搅拌,最后加入异丙醇钛20g,混合均匀后加入到水热反应釜中,放入烘箱在180℃度下反应60h,反应结束后,取出反应釜,得到锐钛矿相的二氧化钛纳米棒。纳米棒棒长400nm。其制备的样品SEM图如图2所示,从图中可以看出该纳米棒结构完整,表面均一。所制材料的XRD图如图4中的b线所示,可以得出所得到的的产物为锐钛矿型晶体。
实施例3
首先在容器中加入乙酸8g,再加入丁二酸1g,超声搅拌,然后加入氮氮二甲基乙酰胺30g,超声搅拌,最后加入钛酸四丁酯20g,混合均匀后加入到水热反应釜中,放入烘箱在140℃度下反应60h,反应结束后,取出反应釜,得到锐钛矿相的二氧化钛纳米棒。纳米棒棒长500nm。其制备的样品SEM图如图3所示,从图中可以看出改纳米棒结构完整,表面均一。其XRD图如图4中的c线所示,可以得出所得到的的产物为锐钛矿型晶体。
实施例4
首先在容器中加入乙酸8g,再加入丁二酸5g,超声搅拌,然后加入氮氮二甲基乙酰胺8g,超声搅拌,最后加入钛酸四丁酯1g,混合均匀后加入到水热反应釜中,放入烘箱在140℃度下反应12h,反应结束后,取出反应釜,得到锐钛矿相的二氧化钛纳米棒。纳米棒棒长200nm。
实施例5
首先在容器中加入乙酸8g,再加入丁二酸2.5g,超声搅拌,然后加入氮氮二甲基乙酰胺20g,超声搅拌,最后加入钛酸四丁酯15g,混合均匀后加入到水热反应釜中,放入烘箱在160℃度下反应50h,反应结束后,取出反应釜,得到锐钛矿相的二氧化钛纳米棒。纳米棒棒长1700nm。
实施例6
首先在容器中加入乙酸8g,再加入丁二酸2.5g,超声搅拌,然后加入氮氮二甲基乙酰胺23g,超声搅拌,最后加入钛酸四丁酯10g,混合均匀后加入到水热反应釜中,放入烘箱在180℃度下反应12h,反应结束后,取出反应釜,得到锐钛矿相的二氧化钛纳米棒。纳米棒棒长700nm。
实施例7
首先在容器中加入乙酸8g,再加入丁二酸2.5g,超声搅拌,然后加入氮氮二甲基乙酰胺23g,超声搅拌,最后加入四氯化钛10g,混合均匀后加入到水热反应釜中,放入烘箱在180℃度下反应12h,反应结束后,取出反应釜,得到锐钛矿相的二氧化钛纳米棒。纳米棒棒长5300nm。
实施例8
首先在容器中加入乙酸8g,再加入丁二酸2.5g,超声搅拌,然后加入氮氮二甲基乙酰胺20g,超声搅拌,最后加入四氯化钛15g,混合均匀后加入到水热反应釜中,放入烘箱在160℃度下反应50h,反应结束后,取出反应釜,得到锐钛矿相的二氧化钛纳米棒。纳米棒棒长1700nm。
实施例9
首先在容器中加入乙酸8g,再加入丁二酸5g,超声搅拌,然后加入氮氮二甲基乙酰胺8g,超声搅拌,最后加入四氯化钛1g,混合均匀后加入到水热反应釜中,放入烘箱在140℃度下反应12h,反应结束后,取出反应釜,得到锐钛矿相的二氧化钛纳米棒。纳米棒棒长6200nm。
实施例10
首先在容器中加入乙酸8g,再加入丁二酸2.5g,超声搅拌,然后加入氮氮二甲基乙酰胺20g,超声搅拌,最后加入异丙醇钛15g,混合均匀后加入到水热反应釜中,放入烘箱在160℃度下反应50h,反应结束后,取出反应釜,得到锐钛矿相的二氧化钛纳米棒。纳米棒棒长1700nm。
Claims (3)
1.一种锐钛矿二氧化钛纳米棒的合成方法,其具体步骤如下:
(1)首先在容器中加入乙酸,再加入丁二酸,溶解;其中乙酸和丁二酸的质量比为8:(1-5);
(2)然后在上述溶液中加入氮氮二甲基乙酰胺,溶解,得混合溶液;其中氮氮二甲基乙酰胺的加入质量与乙酸的质量比为(1-4):1;
(3)最后在混合溶液中加入钛源,混合后加入到水热反应釜中,加热反应;其中钛源的加入质量与乙酸的质量比为(1-20):8;
(4)反应结束后,离心干燥得到二氧化钛纳米棒。
2.根据权利要求1所述的合成方法,其特征在于所述的钛源为钛酸四丁酯、四氯化钛或异丙醇钛。
3.根据权利要求1所述的合成方法,其特征在于步骤(3)中加热反应的温度为140-180℃;加热反应的时间为12-60小时。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201410105505.4A CN103864141B (zh) | 2014-03-20 | 2014-03-20 | 一种锐钛矿二氧化钛纳米棒的合成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201410105505.4A CN103864141B (zh) | 2014-03-20 | 2014-03-20 | 一种锐钛矿二氧化钛纳米棒的合成方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN103864141A CN103864141A (zh) | 2014-06-18 |
CN103864141B true CN103864141B (zh) | 2016-02-10 |
Family
ID=50903229
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201410105505.4A Active CN103864141B (zh) | 2014-03-20 | 2014-03-20 | 一种锐钛矿二氧化钛纳米棒的合成方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN103864141B (zh) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105110367B (zh) * | 2015-07-29 | 2016-06-08 | 杭州同净环境科技有限公司 | 一种螺旋形二氧化钛纳米线的制备方法 |
CN105967229B (zh) * | 2016-05-09 | 2017-09-12 | 上海第二工业大学 | 一种棒状二氧化钛及其制备方法 |
CN106745231B (zh) * | 2017-02-15 | 2017-12-05 | 齐鲁工业大学 | 一种锥形二氧化钛纳米棒及其制备方法 |
CN110002494B (zh) * | 2019-05-06 | 2021-06-15 | 首都师范大学 | 一种超细锐钛矿型TiO2纳米线及其制备方法 |
CN110721747A (zh) * | 2019-10-18 | 2020-01-24 | 张贵勇 | 一种金属有机骨架光催化产氢复合材料及其制法 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1636880A (zh) * | 2004-12-09 | 2005-07-13 | 江苏大学 | 一种制备锐钛矿型纳米TiO2的方法 |
-
2014
- 2014-03-20 CN CN201410105505.4A patent/CN103864141B/zh active Active
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1636880A (zh) * | 2004-12-09 | 2005-07-13 | 江苏大学 | 一种制备锐钛矿型纳米TiO2的方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
氧化钛纳米棒阵列薄膜的结构可控制备及其电化学性能;任翔;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》;20120615;28-32 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN103864141A (zh) | 2014-06-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103864141B (zh) | 一种锐钛矿二氧化钛纳米棒的合成方法 | |
CN102926030B (zh) | 一种含TiO2/WO3异质结纳米纤维的制备方法 | |
CN103864142B (zh) | 一步法制备锐钛矿相二氧化钛纳米线阵列的方法 | |
CN102774883A (zh) | 一种金红石型二氧化钛纳米线薄膜及其制备方法和用途 | |
CN106745231B (zh) | 一种锥形二氧化钛纳米棒及其制备方法 | |
CN102963929A (zh) | 一种溶胶凝胶水热法制备掺镧钛酸铋纳米粉体的方法 | |
CN101898790A (zh) | 锐钛矿型TiO2纳米线/带的大量制备 | |
CN102134091A (zh) | 水热法制备微米结构氧化锌 | |
CN102995120B (zh) | 一种纳米TiO2单晶材料、其制备方法及用途 | |
CN103130266A (zh) | 一种纳米薄片构筑的二氧化钛空心球的制备方法 | |
CN106629840A (zh) | 一种截柱状八面体锐钛矿型TiO2的制备方法 | |
CN102730755B (zh) | 一种棒状N、Ag 共掺杂TiO2及其制备方法 | |
CN103964502B (zh) | 一种纳米TiO2单晶材料及其制备方法和应用 | |
CN106947347B (zh) | 一种抗紫外型聚丙烯酸酯/棒状纳米二氧化钛复合涂饰剂的制备方法 | |
CN103877964A (zh) | 一种钙钛矿相钛酸铅单晶纳米线与锐钛矿相二氧化钛的异质结的制备方法 | |
CN103787408B (zh) | 一种三氟氧钛酸铵的制备方法 | |
CN104229878A (zh) | 一种金红石晶型二氧化钛纳米棒的制备方法 | |
CN104332321A (zh) | 金红石型TiO2纳米棒氧化石墨烯复合材料及其制备方法 | |
CN101805017B (zh) | 一种二氧化钛纳米粒子的制备方法 | |
CN107892326B (zh) | 金红石相TiO2纳米棒组装体的制备方法及产品 | |
CN103351026B (zh) | 一种棒状nh4v3o8纳米晶的制备方法 | |
CN105152208A (zh) | 多彩的TiO2微米球的合成方法及其应用 | |
CN106938856B (zh) | 一种环状TiO2(B)及其制备方法 | |
CN106423133A (zh) | 一种ZnO/SrTiO3/TiO2复合微球及其合成方法 | |
CN107275612A (zh) | 一种多级结构的杨桃状钛酸锂二氧化钛电极材料及制备方法和应用 |
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 |