CN106865604A - 一种纸基三维立体二氧化钛纳米材料的制备方法 - Google Patents

一种纸基三维立体二氧化钛纳米材料的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106865604A
CN106865604A CN201710155330.1A CN201710155330A CN106865604A CN 106865604 A CN106865604 A CN 106865604A CN 201710155330 A CN201710155330 A CN 201710155330A CN 106865604 A CN106865604 A CN 106865604A
Authority
CN
China
Prior art keywords
titanium dioxide
paper
preparation
stereo
substrate
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.)
Pending
Application number
CN201710155330.1A
Other languages
English (en)
Inventor
高超民
于京华
葛慎光
颜梅
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.)
University of Jinan
Original Assignee
University of Jinan
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 University of Jinan filed Critical University of Jinan
Priority to CN201710155330.1A priority Critical patent/CN106865604A/zh
Publication of CN106865604A publication Critical patent/CN106865604A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G23/00Compounds of titanium
    • C01G23/04Oxides; Hydroxides
    • C01G23/047Titanium dioxide
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/10Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising heterojunctions between organic semiconductors and inorganic semiconductors
    • H10K30/15Sensitised wide-bandgap semiconductor devices, e.g. dye-sensitised TiO2
    • H10K30/151Sensitised wide-bandgap semiconductor devices, e.g. dye-sensitised TiO2 the wide bandgap semiconductor comprising titanium oxide, e.g. TiO2
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00Particle morphology
    • C01P2004/30Particle morphology extending in three dimensions
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549Organic PV cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Abstract

本发明公开了一种在纸基底上一步生长三维立体二氧化钛纳米材料的方法,属于无机材料合成领域。本方法包括以下步骤:前期处理纸基底‑沉积二氧化钛种子层‑配制二氧化钛前驱体溶液‑生长纸基三维立体二氧化钛。本方法的特点在于选用具有原料丰富、价廉、柔性、可折叠、易降解的纸作为基底并在此基底上合成了三维立体二氧化钛,降低了成本,并且制备过程中不使用任何表面活性剂或分散剂,环保无污染。该方法成本低、操作简单、无污染、原料丰富易得,为后续纸基二氧化钛柔性钙钛矿太阳能电池器件的构建奠定了基础。

Description

一种纸基三维立体二氧化钛纳米材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种纸基三维立体二氧化钛纳米材料的制备方法,属于无机纳米材料合成领域。
背景技术
二氧化钛作为经典的半导体材料,具有优异的光电性能、良好的耐酸碱性、稳定的物理和化学性能,广泛应用于太阳能电池、光催化、分析传感等领域。众所周知,材料的性能与其形貌、尺寸密切相关。在不同形貌的二氧化钛中,三维立体结构具有表面积大,光吸收和光散射性好,电子传输容易等优点,使其在太阳能电池领域中有着巨大的应用前景。同时,二氧化钛的制备方法也多种多样。目前报道的二氧化钛的制备方法主要有:溶剂热法、溶胶-凝胶法、阳极氧化法等,成功制备了不同形貌的二氧化钛纳米材料。其中溶剂热法由于具有操作简单,成本低,尺寸形貌可控等优点,是制备二氧化钛纳米材料常用的方法。目前,在三维立体二氧化钛材料制备过程中,通常需要多步骤反应,而且反应条件苛刻,因此提高了技术难度,形貌的重现性不好,有时还会用到有毒试剂和模板剂,造成环境污染,无法实现无毒无害一步制备三维立体二氧化钛的目的。
近年来,柔性钙钛矿太阳能电池备受关注,而且所用的柔性基底也得到了越来越多的关注。目前常用的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和金属箔片柔性基底已满足不了需求,急需寻找一种廉价、来源丰富的新型柔性基底材料。纸,因其具有廉价、质轻、柔性可折叠、来源丰富、可降解等特点是一种极具潜力的柔性基底。本发明首次提供了一种一步制备纸基三维立体二氧化钛纳米材料的方法,过程中不需要加入表面活性剂或模板剂,可以实现简便快捷、低成本、环保的制备纸基三维立体二氧化钛纳米材料的目的,也使得纸基钙钛矿太阳能电池成为可能,为基于二氧化钛柔性钙钛矿太阳能电池器件奠定了基础。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在纸基底上生长三维立体二氧化钛纳米材料的方法,该方法具有操作简单、成本低、环境友好等特点。
本发明通过以下实验方案实现:
a. 处理纸基底:选用GE Healthcare Worldwide (中国上海浦东)公司的Whatmanchromatography paper #2号纸作为纸基底,将其大小裁剪为边长是2.00 cm的正方形;采用丝网印刷技术在纸基底表面印刷一层银电极以使其导电,并将其表面打磨光滑;
b. 沉积二氧化钛种子层:选用脉冲激光沉积法在步骤a中得到的纸基底上沉积一层纳米二氧化钛种子层;
c. 配制二氧化钛前驱体溶液:称取草酸钛钾,将其溶解于超纯水中,磁力搅拌5 min后加入一缩二乙二醇,将混合溶液磁力搅拌5 min;
d. 生长三维立体二氧化钛:将步骤c中搅拌均匀的溶液转移至内衬聚四氟乙烯的不锈钢反应釜内,并将步骤b中处理好的纸基底放入内衬中,封闭拧紧反应釜,置于预热的180℃烘箱内反应,待反应完毕后自然冷却至室温,将纸基三维立体二氧化钛取出并用无水乙醇和超纯水彻底清洗,最后置于60 ℃烘箱干燥。
步骤b中沉积的纳米二氧化钛种子层厚度为40~100 nm。
步骤c中的草酸钛钾的质量为0.1~1 g。
步骤c中超纯水的体积为1~10 mL。
步骤c中一缩二乙二醇的体积为10~20 mL。
步骤d中反应时间为4~10 h。
本发明使用具有原料丰富、廉价易得、柔性可折叠等优点的纸作为基底,并且该方法操作简单、成本低、后处理简便、过程中不使用任何分散剂或表面活性剂,对环境无污染。
具体实施方式
为了进一步说明制备纸基三维立体二氧化钛纳米材料的方法,按照本发明技术方案进行实施,给出具体的实施方式:
首先将GE Healthcare Worldwide (中国上海浦东)公司的Whatman chromatographypaper #2号纸裁剪边长是2.00 cm的正方形,然后采用丝网印刷技术在纸基底表面印刷一层银电极以使其导电,并将其表面打磨光滑;利用脉冲激光沉积法在修饰银电极之后的纸基底表面沉积一层厚度为40~100 nm的二氧化钛种子层;称取0.1~1 g草酸钛钾,将其溶解于1~10 mL的超纯水中,磁力搅拌5 min之后加入10~20 mL的一缩二乙二醇,将混合溶液再磁力搅拌5 min,最后将搅拌均匀的溶液转移至内衬聚四氟乙烯的不锈钢反应釜内,并且将沉积有二氧化钛种子层的纸基底放入内衬中,封闭拧紧反应釜,置于预热的180 ℃烘箱内反应4~10 h。反应完毕后自然冷却至室温,将纸基三维立体二氧化钛取出并用无水乙醇和超纯水彻底清洗,置于60 ℃烘箱干燥。

Claims (6)

1.一种制备纸基三维立体二氧化钛纳米材料的方法,其特征在于该方法包括以下步骤:
a. 处理纸基底:选用GE Healthcare Worldwide (中国上海浦东)公司的Whatmanchromatography paper #2号纸作为纸基底,将其大小裁剪为边长是2.00 cm的正方形;采用丝网印刷技术在纸基底表面印刷一层银电极以使其导电,并将其表面打磨光滑;
b. 沉积二氧化钛种子层:选用脉冲激光沉积法在步骤a中得到的纸基底上沉积一层纳米二氧化钛种子层;
c. 配制二氧化钛前驱体溶液:称取草酸钛钾,将其溶解于超纯水中,磁力搅拌5 min后加入一缩二乙二醇,将混合溶液再磁力搅拌5 min;
d. 生长三维立体二氧化钛:将步骤c中搅拌均匀的溶液转移至内衬聚四氟乙烯的不锈钢反应釜内,并将步骤b中处理好的纸基底放入内衬中,封闭拧紧反应釜,置于预热的180℃烘箱内反应,待反应完毕后自然冷却至室温,将纸基三维立体二氧化钛取出并用无水乙醇和超纯水彻底清洗,最后置于60 ℃烘箱干燥。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于步骤b中沉积的纳米二氧化钛种子层厚度为40~100 nm。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于步骤c中的草酸钛钾的质量为0.1~1 g。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于步骤c中超纯水的体积为1~10 mL。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于步骤c中一缩二乙二醇的体积为10~20mL。
6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于步骤d中反应时间为4~10 h。
CN201710155330.1A 2017-03-16 2017-03-16 一种纸基三维立体二氧化钛纳米材料的制备方法 Pending CN106865604A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710155330.1A CN106865604A (zh) 2017-03-16 2017-03-16 一种纸基三维立体二氧化钛纳米材料的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710155330.1A CN106865604A (zh) 2017-03-16 2017-03-16 一种纸基三维立体二氧化钛纳米材料的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106865604A true CN106865604A (zh) 2017-06-20

Family

ID=59171306

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710155330.1A Pending CN106865604A (zh) 2017-03-16 2017-03-16 一种纸基三维立体二氧化钛纳米材料的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106865604A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107435281A (zh) * 2017-09-04 2017-12-05 济南大学 一种纸基二维三氧化钨纳米片的制备方法
CN107555472A (zh) * 2017-09-29 2018-01-09 济南大学 一种纸基二氧化锡纳米管的制备方法
CN108091850A (zh) * 2017-12-12 2018-05-29 江汉大学 柔性免烧结碳布基二氧化钛、其制备方法及作为锂离子电池复合负极的应用
CN109292816A (zh) * 2018-09-20 2019-02-01 济南大学 纸基海胆形二氧化钛的制备方法
CN109607607A (zh) * 2019-01-28 2019-04-12 济南大学 一步水解法在纸上制备纳米二氧化钛

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103693675A (zh) * 2013-12-09 2014-04-02 济南大学 一种纸基氧化锌纳米线的制备方法
CN106025250A (zh) * 2016-05-20 2016-10-12 江汉大学 锂离子电池负极二氧化钛的制备方法
CN106784648A (zh) * 2016-11-16 2017-05-31 江汉大学 多壁碳纳米管/二氧化钛复合锂离子电池负极材料的制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103693675A (zh) * 2013-12-09 2014-04-02 济南大学 一种纸基氧化锌纳米线的制备方法
CN106025250A (zh) * 2016-05-20 2016-10-12 江汉大学 锂离子电池负极二氧化钛的制备方法
CN106784648A (zh) * 2016-11-16 2017-05-31 江汉大学 多壁碳纳米管/二氧化钛复合锂离子电池负极材料的制备方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DONG KYU ROH ET AL.: "High efficiency solid-state dye-sensitized solar cells assembled with hierarchical anatase pine tree-like tio2 nanotubes", 《ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS》 *
WU-QIANG WU ET AL.: "Ultra-long anatase TiO2 nanowire arrays with multi-layered configuration on FTO glass for high-efficiency dye-sensitized solar cells", 《ENERGY & ENVIRONMENTAL SCIENCE》 *
WU-QIANGWU ET AL.: "Hydrothermal fabrication of hierarchically antase tio2 nanowire arrays on fto galss for dye-sensitized solar cells", 《SCIENTIFIC REPORTS》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107435281A (zh) * 2017-09-04 2017-12-05 济南大学 一种纸基二维三氧化钨纳米片的制备方法
CN107555472A (zh) * 2017-09-29 2018-01-09 济南大学 一种纸基二氧化锡纳米管的制备方法
CN108091850A (zh) * 2017-12-12 2018-05-29 江汉大学 柔性免烧结碳布基二氧化钛、其制备方法及作为锂离子电池复合负极的应用
CN109292816A (zh) * 2018-09-20 2019-02-01 济南大学 纸基海胆形二氧化钛的制备方法
CN109607607A (zh) * 2019-01-28 2019-04-12 济南大学 一步水解法在纸上制备纳米二氧化钛

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106865604A (zh) 一种纸基三维立体二氧化钛纳米材料的制备方法
CN106629834B (zh) 一种再结晶法制备铅卤钙钛矿纳米线的方法
CN105236798B (zh) 一种萘系减水剂的制备方法
CN104319012B (zh) 一种基于石墨烯的柔性电极制备方法
CN104495828A (zh) 一种液相剥离法制备石墨烯的方法
CN105836793B (zh) 一种SnO2/ZnO纳米复合材料及其制备方法
CN203794630U (zh) 一种连续化生产石墨烯粉体工业装置
WO2017190571A1 (zh) 一种通过研磨制备有机石墨烯的方法及有机石墨烯
CN103693675B (zh) 一种纸基氧化锌纳米线的制备方法
CN109019685B (zh) 一种合成CuBi2O4基胶体材料的方法
CN103848405B (zh) 一种具有单原子厚度的单层g-C3N4纳米材料的制备方法
CN102773025B (zh) 制备金属有机骨架膜的方法
CN108273518A (zh) 一种SnS2/Mn3O4花状复合结构的合成方法及所得产品
CN103342396B (zh) 一种微波液相合成类石墨烯二维氢氧化镍纳米材料的方法
CN102350825B (zh) 水热法制备含氟高聚物高频线路板材料的工艺方法
CN105384159A (zh) 一种二氧化锰包覆碳颗粒介电材料用做电磁波吸收材料的应用
CN103752329A (zh) 一种CuS光催化剂的光化学制备方法
CN108192387B (zh) 一种用于防护中高频电磁波辐射的复合涂料及制备方法
CN111017890A (zh) 一种具有高体积比电容的MXene膜的快速制备方法
CN106964369B (zh) 一种异质结光催化剂的制备方法和应用
CN105762342B (zh) 一种石墨烯微片/磷酸铁锂复合正极材料及其制备方法
CN107435281A (zh) 一种纸基二维三氧化钨纳米片的制备方法
CN102718966B (zh) 一种电化学合成氧化钴/聚苯胺复合材料的制备方法
CN105565304B (zh) 一种利用淀粉制备石墨烯的方法
CN103289316B (zh) 一种超材料基板的制备方法及超材料天线

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20170620

RJ01 Rejection of invention patent application after publication