CN104817107A - 一种制备黑色二氧化钛b相和锐钛矿相纳米粒子的方法 - Google Patents

一种制备黑色二氧化钛b相和锐钛矿相纳米粒子的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104817107A
CN104817107A CN201510148532.4A CN201510148532A CN104817107A CN 104817107 A CN104817107 A CN 104817107A CN 201510148532 A CN201510148532 A CN 201510148532A CN 104817107 A CN104817107 A CN 104817107A
Authority
CN
China
Prior art keywords
titanium dioxide
phase
black
anatase
black titanium
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.)
Granted
Application number
CN201510148532.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104817107B (zh
Inventor
庞广生
李璐
焦世惠
陈岩
刘旭
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jilin runzhen Separation Technology Co., Ltd
Original Assignee
Jilin University
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jilin University filed Critical Jilin University
Priority to CN201510148532.4A priority Critical patent/CN104817107B/zh
Publication of CN104817107A publication Critical patent/CN104817107A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104817107B publication Critical patent/CN104817107B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Abstract

本发明的一种制备黑色二氧化钛B相和锐钛矿相纳米粒子的方法属于无机材料制备技术领域。制备过程是取二氧化钛B相粉末样品分散于盛有溶剂的石英管中，通氮气后密封，紫外灯照射，真空干燥得到黑色粉末，在氮气保护下200～340℃煅烧0.5～24h得到黑色二氧化钛B相纳米粒子，或350～650℃煅烧0.5～24h得到黑色二氧化钛锐钛矿相纳米粒子。本发明反应时间短，操作简便无风险，在氮气氛围下通过调控煅烧温度得到不同相的黑色二氧化钛，且在空气中能够稳定存在，克服了传统高温灼烧加氢还原等缺点。

Description

一种制备黑色二氧化钛B相和锐钛矿相纳米粒子的方法
技术领域
本发明属于无机材料制备的技术领域，特别涉及一种制备黑色二氧化钛B相和锐钛矿相纳米粒子的方法。
背景技术
二氧化钛是一种N型半导体材料。锐钛矿相纳米TiO2由于具有较大的比表面积和合适的禁带宽度使其有很好的光催化活性，因此具有光催化氧化降解一些化合物的能力。而黑色的二氧化钛可以吸收可见光，大幅度提高了对水中有机污染物的光催化降解能力。TiO2B相因其具有独特的结构，使其在锂电池方面表现出了优异的性能，黑色TiO2B相纳米材料作为锂离子电池电极材料，与石墨相比具有高安全性、循环性能稳定等优点，同时钛资源丰富，这些优点使其成为锂离子电池极具发展前景的电极材料。
目前制备黑色二氧化钛的方法有高温氢化法、还原剂法、溶剂热法、离子束电子束轰击法和光化学合成法。2011年Gongming Wang在《美国化学会》报道了用高温氢化法制得黑色二氧化钛，将制备的金红石相二氧化钛纳米线束在550℃高温下煅烧3小时后450℃下用氢气还原得到黑色产物(Nano Lett.2011,11,3026–3033)。2013年Zhou Wang在《英国皇家化学学会》报道了用溶剂热法制得黑色锐钛矿相二氧化钛，采用四氯化钛逐滴滴入到水和乙醇的混合溶液中，加入氢氟酸，用氨水控制溶液的pH值，于80℃形成凝胶后在氩气氛围下高温煅烧5小时得到黑色产物(Energy Environ.Sci.,2013,6,2609–2614)。上述方法得到的黑色产物TiO2均是锐钛矿相，对于黑色B相TiO2纳米粒子的制备目前未见有相关文献报道。且上述方法中高温氢化法需要高温高压对设备要求高，有氢气的加入，实验风险较大。溶剂热法选用挥发性很强的四氯化钛和氢氟酸，迅速水解放出有毒气体，实验操作带来不便，对实验设备也有极强的腐蚀性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，制备黑色二氧化钛B相纳米粒子，克服传统方法制备黑色二氧化钛锐钛矿相纳米粒子中存在的高压、氢化等条件苛刻的缺点，提供一种简便易行、反应时间短、生产成本低，只通过调控煅烧温度即可制备能在空气中稳定存在的黑色锐钛矿相和B相二氧化钛纳米粒子的方法。
具体的技术方案如下
一种制备黑色二氧化钛B相或锐钛矿相纳米粒子的方法，制备过程是，取二氧化钛(B)相粉末样品分散于溶剂中，通氮气后密封，紫外照射至样品变黑，真空干燥得到黑色粉末；在氮气保护下200～340℃煅烧0.5～24h得到黑色二氧化钛B相纳米粒子，或在氮气保护下350～650℃煅烧0.5～24h得到黑色二氧化钛锐钛矿相纳米粒子；所述的溶剂为水、甲醇或乙醇，用量为每100mg二氧化钛(B)相粉末样品使用溶剂1～200ml。
所述的二氧化钛B相粉末样品，最好选择粒径小于5nm的。
所述的溶剂优选甲醇，用量优选每100mg二氧化钛(B)相粉末样品使用甲醇5ml。
在所述的真空干燥得到黑色粉末后，在氮气保护下优选340℃煅烧2h得到黑色二氧化钛B相纳米粒子，或350℃煅烧2h得到黑色二氧化钛锐钛矿相纳米粒子。
所述的二氧化钛(B)相粉末样品可用现有技术的方法制得，如申请号为201410546458.7的专利申请所公开的方法，可以制得粒径小于5nm的白色的二氧化钛(B)相粉末。
本发明的方法有以下有益效果：
1、本发明的方法所需时间短，无需氢气参与反应，实验无风险。
2、无需后处理，节省了很大成本。
3、不需要高压氢化处理，工艺简单易行，有利于工业化生产。
4、本发明在氮气氛围下仅通过调控煅烧温度即可得到不同相的黑色二氧化钛，且在空气中能够稳定存在。
附图说明
图1为实施例1中所制得产物的外观照片；
图2为实施例2中所制得产物的外观照片；
图3为实施例1制得的黑色TiO2B相纳米粒子的X-射线衍射谱图；
图4为实施例1制得的黑色TiO2B相纳米粒子的透射电镜照片；
图5为实施例1制得的黑色TiO2B相纳米粒子的高分辨透射电镜照片；
图6为实施例2制得的黑色TiO2锐钛矿相纳米粒子的X-射线衍射谱图；
图7为实施例2制得的黑色TiO2锐钛矿相纳米粒子的透射电镜照片；
图8为实施例2制得的黑色TiO2锐钛矿相纳米粒子的高分辨透射电镜照片.
图9为实施例3制得的黑色TiO2B相纳米粒子的X-射线衍射谱图；
图10为实施例3制得的黑色TiO2B相纳米粒子的透射电镜照片。
图11为实施例4制得的黑色TiO2锐钛矿相纳米粒子的X-射线衍射谱图；
图12为实施例4制得的黑色TiO2锐钛矿相纳米粒子的透射电镜照片。
图13为实施例5制得的黑色TiO2B相纳米粒子的X-射线衍射谱图；
图14为实施例5制得的黑色TiO2B相纳米粒子的透射电镜照片。
图15为实施例6制得的黑色TiO2B相纳米粒子的X-射线衍射谱图；
图16为实施例6制得的黑色TiO2B相纳米粒子的高分辨透射电镜照片。
图17为实施例7制得的黑色TiO2B相纳米粒子的X-射线衍射谱图；
图18为实施例7制得的黑色TiO2B相纳米粒子的透射电镜照片。
图19为实施例8制得的黑色TiO2B相纳米粒子的X-射线衍射谱图；
图20为实施例8制得的黑色TiO2B相纳米粒子的透射电镜照片。
具体实施方式
实施例1
在20ml的石英管中，加入5ml甲醇，向其中加入100mg小于5nm的TiO2(B)纳米粒子，磁力搅拌，通氮气排出空气后密封，在125W紫外灯下照射1h，溶液逐渐变黑，真空干燥后得到的黑粉末样品；在氮气氛围340℃条件下煅烧2h，得到可在空气中稳定存在的黑色粉末样品。
图1为本实例所制得产物的外观图；图3、图4、图5分别给出其X-射线衍射谱图、透射电镜图片及高分辨透射电镜图片，所得产物为粒径小于10nm的二氧化钛B相纳米粒子。
实施例2
将实施例1中的煅烧温度由340℃改为350℃，其它条件不变，得到可在空气中稳定存在的黑色粉末样品。图2为本实例所制得产物的外观图；图6是其X-射线衍射谱图，图7、图8给出了本实施例制备的产物的透射电镜照片和高分辨透射电镜图片，所得产物为粒径小于10nm的二氧化钛锐钛矿相纳米粒子。
以上实施例1、2为本发明的最佳实施例。
实施例3
将实施例1中的煅烧温度由340℃改为200℃，其它条件不变，得到可在空气中稳定存在的黑色粉末样品。图9、图10分别给出本实施例所制得样品的X-射线衍射谱图、透射电镜图片，所得产物为粒径小于10nm的二氧化钛B相纳米粒子。
实施例4
将实施例1中的煅烧温度由340℃改为650℃，其它条件不变，得到可在空气中稳定存在的黑色粉末样品。图11、图12分别给出本实施例所制得样品的X-射线衍射谱图、透射电镜图片，所得产物为二氧化钛锐钛矿相，其形貌为粒径为小于15nm团聚的粒子。
实施例5
将实施例1中的煅烧时间改为24h，其它条件不变，得到可在空气中稳定存在的黑色粉末样品。图13、图14分别给出本实施例所制得样品的X-射线衍射谱图、透射电镜图片，所得产物为二氧化钛B相，其形貌为粒径小于15nm团聚的粒子。
实施例6
将实施例1中的煅烧时间改为0.5h，其它条件不变，得到可在空气中稳定存在的黑色粉末样品。图15、图16分别给出本实施例所制得样品的X-射线衍射谱图、透射电镜图片，所得产物为粒径小于10nm的二氧化钛B相纳米粒子。
实施例7
将实施例1中的加入甲醇的量改为200ml，其它条件不变，得到可在空气中稳定存在的黑色粉末样品。图17、图18分别给出本实施例所制得样品的X-射线衍射谱图、高分辨透射电镜图片，所得产物为粒径小于10nm的二氧化钛B相纳米粒子。
实施例8
将实施例1中的加入甲醇的量改为1ml，其它条件不变，得到可在空气中稳定存在的黑色粉末样品。图19、图20分别给出本实施例所制得样品的X-射线衍射谱图、透射电镜图片，所得产物为粒径小于10nm的二氧化钛B相纳米粒子。

Claims (8)

1.一种制备黑色二氧化钛B相纳米粒子的方法，制备过程是，取二氧化钛B相粉末样品分散于溶剂中，通氮气后密封，紫外照射至样品变黑，真空干燥得到黑色粉末；在氮气保护下200～340℃煅烧0.5～24h得到黑色二氧化钛B相纳米粒子；所述的溶剂为水、甲醇或乙醇，用量为每100mg二氧化钛B相粉末样品使用溶剂1～200ml。
2.根据权利要求1所述的制备黑色二氧化钛B相纳米粒子的方法，其特征在于，所述的二氧化钛B相粉末样品，粒径小于5nm。
3.根据权利要求1所述的制备黑色二氧化钛B相纳米粒子的方法，其特征在于，所述的溶剂是甲醇，用量为每100mg二氧化钛B相粉末样品使用甲醇5ml。
4.根据权利要求1、2或3所述的制备黑色二氧化钛B相纳米粒子的方法，其特征在于，在所述的真空干燥得到黑色粉末后，在氮气保护下340℃煅烧2h得到黑色二氧化钛B相纳米粒子。
5.一种制备黑色二氧化钛锐钛矿相纳米粒子的方法，制备过程是，取二氧化钛B相粉末样品分散于溶剂中，通氮气后密封，紫外照射至样品变黑，真空干燥得到黑色粉末；在氮气保护下350～650℃煅烧0.5～24h得到黑色二氧化钛锐钛矿相纳米粒子；所述的溶剂为水、甲醇或乙醇，用量为每100mg二氧化钛B相粉末样品使用溶剂1～200ml。
6.根据权利要求5所述的制备黑色二氧化钛锐钛矿相纳米粒子的方法，其特征在于，所述的二氧化钛B相粉末样品，粒径小于5nm。
7.根据权利要求5所述的制备黑色二氧化钛锐钛矿相纳米粒子的方法，其特征在于，所述的溶剂是甲醇，用量为每100mg二氧化钛B相粉末样品使用甲醇5ml。
8.根据权利要求5、6或7所述的制备黑色二氧化钛锐钛矿相纳米粒子的方法，其特征在于，在所述的真空干燥得到黑色粉末后，在氮气保护下350℃煅烧2h得到黑色二氧化钛锐钛矿相纳米粒子。
CN201510148532.4A 2015-03-31 2015-03-31 一种制备黑色二氧化钛b相和锐钛矿相纳米粒子的方法 Active CN104817107B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510148532.4A CN104817107B (zh) 2015-03-31 2015-03-31 一种制备黑色二氧化钛b相和锐钛矿相纳米粒子的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510148532.4A CN104817107B (zh) 2015-03-31 2015-03-31 一种制备黑色二氧化钛b相和锐钛矿相纳米粒子的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104817107A true CN104817107A (zh) 2015-08-05
CN104817107B CN104817107B (zh) 2016-05-04

Family

ID=53727619

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510148532.4A Active CN104817107B (zh) 2015-03-31 2015-03-31 一种制备黑色二氧化钛b相和锐钛矿相纳米粒子的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104817107B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108648918A (zh) * 2018-05-10 2018-10-12 西北工业大学 一种TiO2(B)NWs/TiO2NP染料敏化太阳能电池光阳极及制备方法
CN110817949A (zh) * 2019-11-12 2020-02-21 中国科学院合肥物质科学研究院 一种简单的黑化白色半导体氧化物的方法
CN109704400B (zh) * 2019-02-21 2021-07-13 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种在氧气或空气气氛中制备黑色二氧化钛块体的方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102040190A (zh) * 2009-10-14 2011-05-04 嵇天浩 氮(N)掺杂TiO2(B)纳米线/带的简单大量制备
CN102350330A (zh) * 2011-08-11 2012-02-15 浙江大学 一种混晶二氧化钛光催化剂及其制备方法
CN102872854A (zh) * 2012-09-29 2013-01-16 南京工业大学 一种高热稳定性高活性的钒钛化合物材料及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102040190A (zh) * 2009-10-14 2011-05-04 嵇天浩 氮(N)掺杂TiO2(B)纳米线/带的简单大量制备
CN102350330A (zh) * 2011-08-11 2012-02-15 浙江大学 一种混晶二氧化钛光催化剂及其制备方法
CN102872854A (zh) * 2012-09-29 2013-01-16 南京工业大学 一种高热稳定性高活性的钒钛化合物材料及其制备方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JIANMING LI ET AL.: "Hydrothermal synthesis of TiO2(B) nanowires with ultrahigh surface area and their fast charging and discharging properties in Li-ion batteries", 《CHEMCOMM》, vol. 47, 4 February 2011 (2011-02-04), pages 3439 - 3441 *
田晓宁等: "单斜相态TiO2(B)的制备和应用研究进展", 《应用化工》, vol. 38, no. 4, 30 April 2009 (2009-04-30), pages 588 - 591 *
聂茶庚等: "软化学发合成TiO2(B)纳米带及其储锂性能研究", 《电化学》, vol. 10, no. 3, 31 August 2004 (2004-08-31), pages 330 - 333 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108648918A (zh) * 2018-05-10 2018-10-12 西北工业大学 一种TiO2(B)NWs/TiO2NP染料敏化太阳能电池光阳极及制备方法
CN109704400B (zh) * 2019-02-21 2021-07-13 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种在氧气或空气气氛中制备黑色二氧化钛块体的方法
CN110817949A (zh) * 2019-11-12 2020-02-21 中国科学院合肥物质科学研究院 一种简单的黑化白色半导体氧化物的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN104817107B (zh) 2016-05-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wang et al. An anti-symmetric dual (ASD) Z-scheme photocatalytic system:(ZnIn2S4/Er3+: Y3Al5O12@ ZnTiO3/CaIn2S4) for organic pollutants degradation with simultaneous hydrogen evolution
CN102580739B (zh) 一种石墨烯/钼酸银复合可见光催化剂及其制备方法
Li et al. Enhanced photocatalytic activity of Fe2O3 decorated Bi2O3
Zong et al. Heterostructured bismuth vanadate multi-shell hollow spheres with high visible-light-driven photocatalytic activity
Xin et al. Synthesis of ZnS@ CdS–Te composites with p–n heterostructures for enhanced photocatalytic hydrogen production by microwave-assisted hydrothermal method
CN103949242B (zh) 钨酸铋（Bi2WO6)片状纳米材料的制备方法
CN105797753A (zh) 一种MoS2/TiO2二维复合纳米光催化剂及其制备方法和应用
CN103240073B (zh) 一种Zn2+掺杂BiVO4可见光催化剂及其制备方法
Li et al. Magnetically separable ternary hybrid of ZnFe2O4–Fe2O3–Bi2WO6 hollow nanospheres with enhanced visible photocatalytic property
CN105170173A (zh) 一种钙钛矿材料/有机聚合物复合光催化剂、制备及应用
CN110152641A (zh) 一种具有光催化效应的非晶光子晶体结构色材料及其制备方法
CN105905940B (zh) 一种钛酸镍/二氧化钛复合纳米材料的制备方法
CN102895964A (zh) 一种蓝色片状二氧化钛纳米材料的制备方法
CN106994349A (zh) 一种分级结构的层状钙钛矿光催化剂钛酸铁铋的制备方法及用途
CN104646001A (zh) 一种可见光响应型铁酸铋-氧化铋复合材料及其制备方法
CN101879443B (zh) 一种高效率类硼酸锶光催化剂
CN105771953B (zh) 一种钛酸锌/二氧化钛复合纳米材料的制备方法
CN103990472A (zh) 一种稳定、高效率制氢助催化剂及其制备方法
CN104817107A (zh) 一种制备黑色二氧化钛b相和锐钛矿相纳米粒子的方法
CN105817241B (zh) 一种磷钨酸铜@二氧化钛核壳结构纳米材料的制备方法
CN103894163B (zh) 一种高性能纳米TiO2光催化剂材料及其制备方法
CN109896546A (zh) 一种铵钨青铜纳米棒的制备方法
CN105664921A (zh) 一种纳米W0.4Mo0.6O3高性能光催化剂的制备方法
CN1321741C (zh) 具有光催化性能的碳纳米管/氧化锌复合粉体及制备方法
Zhang et al. Preparation of 2D WO3 nanomaterials and their catalytic performance during the synthesis of imines under visible light irradiation

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
EXSB Decision made by sipo to initiate substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20190102

Address after: Room 511, 5th floor, Area A, 2499 Weishan Road, Changchun High-tech Zone, Jilin Province, 130012

Patentee after: Jilin University Science Park Development Center

Address before: 130012 No. 2699 Qianjin Street, Jilin, Changchun

Patentee before: Jilin University

TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20190926

Address after: 130012 Jilin province Changchun high tech District No. 3333 North Street North Grand Changchun science and technology park a first floor of building C2-1

Patentee after: Jilin Jida Incubator Co. Ltd.

Address before: 130012, room 5, building 2499, A District, 511 Wei Shan Road, Changchun hi tech Zone, Jilin, China

Patentee before: Jilin University Science Park Development Center

TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20191112

Address after: Room 005, room 801, floor 8, building b1-1, industrial phase I, Beihu science and Technology Park, No. 3333, Shengbei street, Beihu science and Technology Development Zone, Changchun City, Jilin Province

Patentee after: Jilin runzhen Separation Technology Co., Ltd

Address before: 130012 Jilin province Changchun high tech District No. 3333 North Street North Grand Changchun science and technology park a first floor of building C2-1

Patentee before: Jilin Jida Incubator Co. Ltd.

TR01 Transfer of patent right