CN107349936A - 一种棒状二硫化钛与二氧化钛复合材料制备方法 - Google Patents
一种棒状二硫化钛与二氧化钛复合材料制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107349936A CN107349936A CN201710414024.5A CN201710414024A CN107349936A CN 107349936 A CN107349936 A CN 107349936A CN 201710414024 A CN201710414024 A CN 201710414024A CN 107349936 A CN107349936 A CN 107349936A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- bar
- tio
- porcelain boat
- titanium disulfide
- shaped 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.)
- Pending
Links
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 68
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 40
- CFJRPNFOLVDFMJ-UHFFFAOYSA-N titanium disulfide Chemical compound S=[Ti]=S CFJRPNFOLVDFMJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 27
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 25
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 claims abstract description 49
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 29
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 26
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 25
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 claims abstract description 22
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 21
- DLFVBJFMPXGRIB-UHFFFAOYSA-N thioacetamide Natural products CC(N)=O DLFVBJFMPXGRIB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 19
- YUKQRDCYNOVPGJ-UHFFFAOYSA-N thioacetamide Chemical compound CC(N)=S YUKQRDCYNOVPGJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims abstract description 18
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 239000000047 product Substances 0.000 claims abstract description 18
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims abstract description 14
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 10
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims abstract description 10
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 10
- 230000004044 response Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 7
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 16
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 15
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 9
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000012856 packing Methods 0.000 claims description 8
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 6
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 5
- 241000790917 Dioxys <bee> Species 0.000 claims description 4
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 2
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 abstract description 10
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 9
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 abstract description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 16
- 229910003092 TiS2 Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 9
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 6
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 description 5
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000002242 deionisation method Methods 0.000 description 3
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 description 3
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 2
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 2
- 238000004073 vulcanization Methods 0.000 description 2
- SCVJRXQHFJXZFZ-KVQBGUIXSA-N 2-amino-9-[(2r,4s,5r)-4-hydroxy-5-(hydroxymethyl)oxolan-2-yl]-3h-purine-6-thione Chemical compound C1=2NC(N)=NC(=S)C=2N=CN1[C@H]1C[C@H](O)[C@@H](CO)O1 SCVJRXQHFJXZFZ-KVQBGUIXSA-N 0.000 description 1
- ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 7553-56-2 Chemical compound [I] ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010013786 Dry skin Diseases 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N Sodium cation Chemical compound [Na+] FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005411 Van der Waals force Methods 0.000 description 1
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 description 1
- 238000007743 anodising Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011630 iodine Substances 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003760 magnetic stirring Methods 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 239000002055 nanoplate Substances 0.000 description 1
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 description 1
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 1
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000011232 storage material Substances 0.000 description 1
- 125000000446 sulfanediyl group Chemical group *S* 0.000 description 1
- 238000005987 sulfurization reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J27/00—Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
- B01J27/02—Sulfur, selenium or tellurium; Compounds thereof
- B01J27/04—Sulfides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J35/39—Photocatalytic properties
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G23/00—Compounds of titanium
- C01G23/04—Oxides; Hydroxides
- C01G23/047—Titanium dioxide
- C01G23/08—Drying; Calcining ; After treatment of titanium oxide
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/362—Composites
- H01M4/364—Composites as mixtures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
- H01M4/581—Chalcogenides or intercalation compounds thereof
- H01M4/5815—Sulfides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
- C01P2002/70—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
- C01P2002/72—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by d-values or two theta-values, e.g. as X-ray diagram
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
- C01P2004/03—Particle morphology depicted by an image obtained by SEM
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
本发明公开了一种棒状二硫化钛与二氧化钛复合材料制备方法，取NaOH溶于去离子水得混合溶液A，然后搅拌得到溶液B；分别将溶液B和TiO2粉末加入到聚四氟乙烯的内衬中进行反应；待反应完成后，产物经去离子水洗涤得到中间产物C，然后配制HCl溶液并和中间产物C混合后进行搅拌，然后利用去离子水和乙醇分别离心洗涤得到产物D；再将产物D在真空条件下干燥、煅烧、研磨得到TiO2前驱体；称取TiO2前驱体和硫代乙酰胺放入低温管式炉中进行烧结反应，然后将瓷舟结合体中的样品倒入研钵中研磨成粉末状样品，即得到棒状二硫化钛与二氧化钛复合材料。本发明所制备的材料具有制备方法简单和周期短的优势，所制备材料可以应用在光催化、光解水或者电池等领域。
Description
技术领域
本发明涉及复合材料制备领域，具体涉及一种棒状二硫化钛与二氧化钛复合材料制备方法。
背景技术
TiO2是一种禁带宽度较宽的半导体材料，因其具有优异的耐化学腐蚀性、耐热性、耐候性以及高稳定性，特别是TiO2纳米材料良好的光催化性、性质稳定、价格低廉等优点，使其在光催化、光解水和光电转换、传感器等领域得到广泛的使用。TiO2材料通常有三种晶型：板钛矿、锐钛矿和金红石型，不同的晶型具有不同的化学活性和用途。随着纳米材料的不断发展，尺寸越小，比表面积越大等优点变得越来越重要。目前，TiO2材料的制备方法和所得到的微观形貌越来越多，制备方法有：水热法、溶胶凝胶法、阳极氧化法、模板辅助法等，而所得到的形貌有：颗粒、片状、纳米管、纳米线以及其他的零维、一维、二维和三维形貌等。而水热法制备TiO2材料相比其他的方法具有很多的优点，如：原料容易获得、操作简单，反应条件也较为温和。密闭的条件下可以有效的避免体系中有的成分挥发，同时，在进行反应的过程中有利于晶核产生和晶体的生长，得到完整的晶体形貌。最重要的是可以得到尺寸均匀和颗粒团聚较少的样品。因此较多的TiO2材料都是通过水热法制备得到各种不同的形貌。
TiS2属于IVB:VI族的二元化合物，是典型的六方相晶系八面体结构(晶胞参数：)。且具有层状结构，层状结构每一层包括硫-钛-硫的夹层，层间是由弱的范德华力相连接，并通过共价键结合，同时层与层之间存在合适的层间距。TiS2这种优异的层状结构和廉价的资源，使得它不但应用在光催化、半导体材料等领域，还广泛的作为锂电池的正、负极材料得以使用。目前，研究者们通过各种不同的实验方法制备出尺寸或者结构不同的TiS2，主要的结构有TiS2六边形片状、花瓣状、纳米管状或者零维、一维和二维纳米结构，同时研究人员也在通过不同的工艺方法来合成不同结构的TiS2，人们通常根据结构的不同将TiS2材料应用在不同的领域，特别是在电池领域应用最为广泛。也是最有潜力的一种硫化物电池材料。
由于材料的组成、形貌、尺寸等会对样品的各种性能造成一定的影响。二维、三维以及多维或者多孔的结构形貌有利于性能的提升。而颗粒越小、比表面积越大，则材料的性能也越好。
目前，纳米TiS2材料的制备方法主要有固相反应法[M.J.McKelvy.W.S.Glaunsinger.Synthesis and characterization of nearlystoichiometric titanium disulfide[J].Journal of Solid State Chemistry.1987,66:181-188]、液相法[Yuping Liu,Hongtao Wang,Liang Cheng,Na Han,etc.TiS2nanoplates:A high-rate and stable electrode material for sodium ionbatteries[J].Nano Energy.2016,20:168–175]、气相合成法[Alexander Margolin,RonitPopovitz-Biro,etc.Inorganic fullerene-like nanoparticles of TiS2[J].ChemicalPhysics Letters.2005,411(1–3,5):162–166]、溶胶凝胶法[Alexandru L.Let,DavidE.Mainwaring,etc.Thio sol–gel synthesis of titanium disulfide thin films andpowders using titanium alkoxide precursors[J].Journal of Non-CrystallineSolids.2008,354(15-16):1801–1807.]、气相输送法[Jun Chen,Suo-Long Li,Zhan-LiangTao,etc.Titanium Disulfide Nanotubes as Hydrogen-Storage Materials[J].J.AM.CHEM.SOC.2003,125:5284-5285.]。其中固相反应法具有不需要溶剂、设备简单和反应条件容易控制等优点，但由于反应在固相中进行，通常反应不彻底，产率较低，硫粉和钛粉反应的周期太长。液相法常用于获得高结晶TiS2的纳米片和花瓣状结构，但这种方法获得的纳米片产量很小，且可控性非常差，只能适用于基础的科学研究。反应的条件太难控制，可操作性不是很强。而溶胶凝胶法是利用钛醇盐和硫化氢气体进行反应的，硫化氢气体具有毒性，且反应过程的流速不易控制，容易发生危险。气相法是利用硫化氢气体作为原料来进行合成的，硫化氢气体具有毒性，且反应过程的流速不易控制，产率较低。气相输送法是利用碘等物质作为输送剂进行的反应。该反应过程难控制，对实验条件要求比较高，所得的产物不纯，产率也比较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种棒状二硫化钛与二氧化钛复合材料制备方法，以克服上述现有技术存在的缺陷，本发明所制备的材料具有制备方法简单和周期短的优势，另外，材料纯度高、结晶性强、形貌均匀，可以应用在光催化、光解水或者电池等领域。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种棒状二硫化钛与二氧化钛复合材料制备方法，包括以下步骤：
1)称取NaOH溶于去离子水配置成8mol/L～12mol/L的混合溶液A，然后搅拌得到溶液B；
2)分别将溶液B和TiO2粉末加入到聚四氟乙烯的内衬中，并控制填充比进行反应，其中每60mL溶液B中加入0.5～2g的TiO2粉末；
3)待反应完成后，产物经去离子水洗涤至PH＝8后得到中间产物C，然后配制2mol/L的HCl溶液并和中间产物C混合后进行搅拌，其中每15mLHCl溶液加入1g绝干的中间产物C，然后利用去离子水和乙醇分别离心洗涤直至PH＝5后得到产物D；再将产物D在真空条件下干燥、煅烧、研磨得到TiO2前驱体；
4)称取TiO2前驱体，然后按照元素摩尔比nTi:nS＝(0.5～2):(18～27)称取硫代乙酰胺，将TiO2前驱体放入小瓷舟中，硫代乙酰胺放入大瓷舟中，然后将小瓷舟放入大瓷舟中盖好盖子得到瓷舟结合体；
5)将瓷舟结合体放入低温管式炉中，将管内的空气排除干净后，再将管内抽成真空环境；
6)然后通过低温管式炉进行烧结反应，待反应停止后，通入氩气进行保护，待温度降到室温时打开低温管式炉取出瓷舟结合体；
7)将瓷舟结合体中的样品倒入研钵中研磨成粉末状样品，即得到棒状二硫化钛与二氧化钛复合材料。
进一步地，步骤1)中搅拌速度为500r/min～800r/min，搅拌时间为0.5h～2h。
进一步地，步骤2)中控制填充比为60％。
进一步地，步骤2)中反应温度控制在160℃～200℃，反应时间控制在16h～24h。
进一步地，步骤3)中将HCl溶液和中间产物C混合后搅拌12h。
进一步地，步骤3)中干燥温度为80℃，干燥时间为8h。
进一步地，步骤3)中煅烧温度为500℃，煅烧时间为2h。
进一步地，步骤6)中烧结温度为500℃～800℃，时间为1～4h。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明是通过硫化工艺得到一种棒状二氧化钛与二硫化钛复合材料，其制备工艺简单、成本低、周期短，另外，材料纯度高、结晶性强、形貌均匀，可以应用在光催化、光解水或者电池等领域，可以得到很好的经济效益和社会效益，由于他们的各自的性能都比较优异，其应用也能得到较好的发展。
从制备方法上比较，低温管式炉进行硫化具有工艺简单、制备周期短和反应条件容易控制的特性，可利用不同的温度来控制反应的进程和形貌大小、物相的组成，在合适的温度下可得到不同的物相组成和特殊的结构形貌。物相和形貌结构的不同对电池的电化学性能有较大的影响，另外，低温管式炉具有反应速率较快、反应充分彻底、晶粒生长可控且尺寸分布均匀等优势，它避免了传统方法的反应难以进行和难控制、能耗高、产率低和工艺复杂等缺点。
该制备方法主要是由硫代乙酰胺(TAA)分解产生的H2S气体和自制的TiO2材料进行反应的。温度的控制对其产物形貌的影响非常大，在较低的温度进行反应，虽然产物的形貌能够维持原状，但是制备出来的是纯相TiO2材料，而在较高的温度下进行反应可得到二硫化钛材料，但因为过高的温度导致了材料的结构发生了破坏。温度较低，硫代乙酰胺(TAA)分解产生的H2S气体来不及和TiO2反应就因为管内浓度差而向管的两端扩散，导致未反应的硫源全部沉积在管的两端。如果升高温度，H2S气体会迅速产生并膨胀，管内H2S气体的浓度也非常大，升高温度时TiO2中的氧原子能被硫原子替换而得到TiS2材料，但可能由于反应剧烈而导致结构破坏。因此合理的控制硫化的温度非常重要。选择合适的硫化温度既保证复合材料的结构不会被破坏，还要使其能得到两者的复合物相。
附图说明
图1是本发明实施例2制备的棒状二氧化钛与二硫化钛复合材料的XRD图；
图2是本发明实施例2制备的棒状二氧化钛与二硫化钛复合材料的SEM图。
具体实施方式
下面对本发明的实施方式做进一步详细描述：
1)称取一定量的片状NaOH溶于去离子水配置成8mol/L～12mol/L的混合溶液A，然后在磁力搅拌器以500r/min～800r/min的速度搅拌0.5h～2h后得到澄清透明溶液B。
2)称取0.5～2g的TiO2粉末后，将60mL溶液B和称取的TiO2粉末加入到聚四氟乙烯的内衬中，填充比控制在60％，反应温度控制在160℃～200℃，反应时间控制在16h～24h。
3)待反应完成后，经去离子水洗涤至PH＝8后得到中间产物C，配制2mol/L的HCl溶液并和中间产物C按照每15mLHCl溶液加入1g绝干中间产物C进行混合后搅拌12h。然后利用去离子水和乙醇分别离心洗涤直至PH＝5后得到产物D。再将产物D在真空条件下80℃干燥8h后经500℃煅烧2h，研磨得到TiO2前驱体。
4)称取一定量的TiO2前驱体，按照元素摩尔比nTi:nS＝(0.5～2):(18～27)称取硫代乙酰胺(TAA)，将TiO2前驱体放入小瓷舟中，硫代乙酰胺放入大瓷舟中，然后将小瓷舟放入大瓷舟中盖好盖子得到瓷舟结合体。
5)将瓷舟结合体放入低温管式炉中，先进行抽真空，再充入氮气，如此重复三次后将管内的空气排除干净后，再将管内抽成真空环境。
6)在500℃～800℃温度下进行加热1～4h后反应立即停止，并通入氩气进行保护，待温度降到室温时打开低温管式炉取出瓷舟结合体。
7)将瓷舟结合体中的样品倒入研钵中研磨成细小的粉末状样品，即得到棒状二硫化钛与二氧化钛复合材料。
下面结合实施例对本发明做进一步详细描述：
实施例1
1)称取一定量的片状NaOH溶于去离子水配置成8mol/L的混合溶液A，然后在磁力搅拌器以500r/min的速度搅拌0.5h后得到澄清透明溶液B。
2)称取0.5g的TiO2粉末后，将60mL溶液B和称取的TiO2粉末加入到聚四氟乙烯的内衬中，填充比控制在60％，反应温度控制在160℃，反应时间控制在16h。
3)待反应完成后，经去离子水洗涤至PH＝8后得到中间产物C，配制2mol/L的HCl溶液并和中间产物C按照每15mLHCl溶液加入1g绝干中间产物C进行混合搅拌12h。然后去离子水和乙醇分别离心洗涤直至PH＝5后得到产物D。再将产物D在真空条件下80℃干燥8h后经500℃煅烧2h，研磨得到TiO2前驱体。
4)称取一定量的TiO2前驱体，按照元素摩尔比nTi:nS＝0.5:18称取硫代乙酰胺(TAA)，将TiO2前驱体放入小瓷舟中，硫代乙酰胺放入大瓷舟中，然后将小瓷舟放入大瓷舟中盖好盖子得到瓷舟结合体。
5)将瓷舟结合体放入低温管式炉中，先进行抽真空，再充入氮气，如此重复三次后将管内的空气排除干净后，再将管内抽成真空环境。
6)在500℃温度下进行加热4h后反应立即停止，并通入氩气进行保护，待温度降到室温时打开低温管式炉取出瓷舟结合体。
7)将瓷舟结合体中的样品倒入研钵中研磨成细小的粉末状样品，即得到棒状二氧化钛与二硫化钛复合材料。
实施例2
1)称取一定量的片状NaOH溶于去离子水配置成10mol/L的混合溶液A，然后在磁力搅拌器以700r/min的速度搅拌1h后得到澄清透明溶液B。
2)称取1g的TiO2粉末后，将60mL溶液B和称取的TiO2粉末加入到聚四氟乙烯的内衬中，填充比控制在60％，反应温度控制在180℃，反应时间控制在20h。
3)待反应完成后，经去离子水洗涤至PH＝8后得到中间产物C，配制2mol/L的HCl溶液并和中间产物C按照每15mLHCl溶液加入1g绝干中间产物C进行混合搅拌12h。然后去离子水和乙醇分别离心洗涤直至PH＝5后得到产物D。再将产物D在真空条件下80℃干燥8h后经500℃煅烧2h，研磨得到TiO2前驱体。
4)称取一定量的TiO2前驱体，按照元素摩尔比nTi:nS＝1:21称取硫代乙酰胺(TAA)，将TiO2前驱体放入小瓷舟中，硫代乙酰胺放入大瓷舟中，然后将小瓷舟放入大瓷舟中盖好盖子得到瓷舟结合体。
5)将瓷舟结合体放入低温管式炉中，先进行抽真空，再充入氮气，如此重复三次后将管内的空气排除干净后，再将管内抽成真空环境。
6)在600℃温度下进行加热2h后反应立即停止，并通入氩气进行保护，待温度降到室温时打开低温管式炉取出瓷舟结合体。
7)将瓷舟结合体中的样品倒入研钵中研磨成细小的粉末状样品，即得到棒状二氧化钛与二硫化钛复合材料。
从图1中可以看出本实施例所制备样品分别对应标准卡片PDF 15-0853(二硫化钛)、PDF 35-0088(二氧化钛)。从XRD图中也可以看到该材料的结晶性能较好，物相也很好；从图2中的可知该材料的微观尺寸长度大约为到2到10μm左右，其棒状的直径大约为200nm左右。
实施例3
1)称取一定量的片状NaOH溶于去离子水配置成12mol/L的混合溶液A，然后在磁力搅拌器以800r/min的速度搅拌2h后得到澄清透明溶液B。
2)称取2g的TiO2粉末后，将60mL溶液B和称取的TiO2粉末加入到聚四氟乙烯的内衬中，填充比控制在60％，反应温度控制在200℃，反应时间控制在24h。
3)待反应完成后，经去离子水洗涤至PH＝8后得到中间产物C，配制2mol/L的HCl溶液并和中间产物C按照每15mLHCl溶液加入1g绝干中间产物C进行混合搅拌12h。然后去离子水和乙醇分别离心洗涤直至PH＝5后得到产物D。再将产物D在真空条件下80℃干燥8h后经500℃煅烧2h，研磨得到TiO2前驱体。
4)称取一定量的TiO2前驱体，按照元素摩尔比nTi:nS＝2:27称取硫代乙酰胺(TAA)，将TiO2前驱体放入小瓷舟中，硫代乙酰胺放入大瓷舟中，然后将小瓷舟放入大瓷舟中盖好盖子得到瓷舟结合体。
5)将瓷舟结合体放入低温管式炉中，先进行抽真空，再充入氮气，如此重复三次后将管内的空气排除干净后，再将管内抽成真空环境。
6)在800℃温度下进行加热1h后反应立即停止，并通入氩气进行保护，待温度降到室温时打开低温管式炉取出瓷舟结合体。
7)将瓷舟结合体中的样品倒入研钵中研磨成细小的粉末状样品，即得到棒状二氧化钛与二硫化钛复合材料。
Claims (8)
1.一种棒状二硫化钛与二氧化钛复合材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)称取NaOH溶于去离子水配置成8mol/L～12mol/L的混合溶液A，然后搅拌得到溶液B；
2)分别将溶液B和TiO2粉末加入到聚四氟乙烯的内衬中，并控制填充比进行反应，其中每60mL溶液B中加入0.5～2g的TiO2粉末；
3)待反应完成后，产物经去离子水洗涤至PH＝8后得到中间产物C，然后配制2mol/L的HCl溶液并和中间产物C混合后进行搅拌，其中每15mLHCl溶液加入1g绝干的中间产物C，然后利用去离子水和乙醇分别离心洗涤直至PH＝5后得到产物D；再将产物D在真空条件下干燥、煅烧、研磨得到TiO2前驱体；
4)称取TiO2前驱体，然后按照元素摩尔比nTi:nS＝(0.5～2):(18～27)称取硫代乙酰胺，将TiO2前驱体放入小瓷舟中，硫代乙酰胺放入大瓷舟中，然后将小瓷舟放入大瓷舟中盖好盖子得到瓷舟结合体；
5)将瓷舟结合体放入低温管式炉中，将管内的空气排除干净后，再将管内抽成真空环境；
6)然后通过低温管式炉进行烧结反应，待反应停止后，通入氩气进行保护，待温度降到室温时打开低温管式炉取出瓷舟结合体；
7)将瓷舟结合体中的样品倒入研钵中研磨成粉末状样品，即得到棒状二硫化钛与二氧化钛复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种棒状二硫化钛与二氧化钛复合材料制备方法，其特征在于，步骤1)中搅拌速度为500r/min～800r/min，搅拌时间为0.5h～2h。
3.根据权利要求1所述的一种棒状二硫化钛与二氧化钛复合材料制备方法，其特征在于，步骤2)中控制填充比为60％。
4.根据权利要求1所述的一种棒状二硫化钛与二氧化钛复合材料制备方法，其特征在于，步骤2)中反应温度控制在160℃～200℃，反应时间控制在16h～24h。
5.根据权利要求1所述的一种棒状二硫化钛与二氧化钛复合材料制备方法，其特征在于，步骤3)中将HCl溶液和中间产物C混合后搅拌12h。
6.根据权利要求1所述的一种棒状二硫化钛与二氧化钛复合材料制备方法，其特征在于，步骤3)中干燥温度为80℃，干燥时间为8h。
7.根据权利要求1所述的一种棒状二硫化钛与二氧化钛复合材料制备方法，其特征在于，步骤3)中煅烧温度为500℃，煅烧时间为2h。
8.根据权利要求1所述的一种棒状二硫化钛与二氧化钛复合材料制备方法，其特征在于，步骤6)中烧结温度为500℃～800℃，时间为1～4h。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710414024.5A CN107349936A (zh) | 2017-06-05 | 2017-06-05 | 一种棒状二硫化钛与二氧化钛复合材料制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710414024.5A CN107349936A (zh) | 2017-06-05 | 2017-06-05 | 一种棒状二硫化钛与二氧化钛复合材料制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107349936A true CN107349936A (zh) | 2017-11-17 |
Family
ID=60271853
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710414024.5A Pending CN107349936A (zh) | 2017-06-05 | 2017-06-05 | 一种棒状二硫化钛与二氧化钛复合材料制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107349936A (zh) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101074113A (zh) * | 2007-05-16 | 2007-11-21 | 浙江大学 | 一种非金属掺杂纳米TiO2的制备方法及其应用 |
| CN102557123A (zh) * | 2012-02-14 | 2012-07-11 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种有机分子夹层二硫化钛化合物的合成方法 |
| CN106450204A (zh) * | 2016-11-02 | 2017-02-22 | 陕西科技大学 | 一种高循环性能SnS2/TiO2钠离子电池负极材料的制备方法 |
-
2017
- 2017-06-05 CN CN201710414024.5A patent/CN107349936A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101074113A (zh) * | 2007-05-16 | 2007-11-21 | 浙江大学 | 一种非金属掺杂纳米TiO2的制备方法及其应用 |
| CN102557123A (zh) * | 2012-02-14 | 2012-07-11 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种有机分子夹层二硫化钛化合物的合成方法 |
| CN106450204A (zh) * | 2016-11-02 | 2017-02-22 | 陕西科技大学 | 一种高循环性能SnS2/TiO2钠离子电池负极材料的制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| CHIEN-CHENG TSAI, HSISHENG TENG: "Structural Features of Nanotubes Synthesized from NaOH Treatment on TiO2 with Different Post-Treatments", 《CHEM. MATER.》 * |
| JHON CUYA, ET AL.: "Thermogravimetric study of the sulfurization of TiO2 nanoparticles using CS2 and the decomposition nanoparticles using CS2 and the decomposition", 《THERMOCHIMICA ACTA》 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Pan et al. | Nanophotocatalysts via microwave-assisted solution-phase synthesis for efficient photocatalysis | |
| Zhang et al. | CuO nanostructures: synthesis, characterization, growth mechanisms, fundamental properties, and applications | |
| Hu et al. | Mesocrystalline nanocomposites of TiO2 polymorphs: topochemical mesocrystal conversion, characterization, and photocatalytic response | |
| Bavykin et al. | An aqueous, alkaline route to titanate nanotubes under atmospheric pressure conditions | |
| CN113087016A (zh) | 一种棒状硫化铋/还原氧化石墨烯复合材料的制备方法 | |
| Inderan et al. | Synthesis and characterisations of SnO2 nanorods via low temperature hydrothermal method | |
| WO2016026339A1 (zh) | 一种TiO2纳米晶的合成方法 | |
| Saini et al. | Phase modulation in nanocrystalline vanadium di-oxide (VO2) nanostructures using citric acid via one pot hydrothermal method | |
| Idrees et al. | Synthesis of novel hollow microflowers (NHMF) of Nb3O7F, their optical and hydrogen storage properties | |
| CN104556177A (zh) | 片状纳米γ-Al2O3及其制备方法 | |
| CN107555470A (zh) | 一种两步法合成锌镉硫固溶体材料的方法 | |
| CN107601557A (zh) | 一种制备1T@2H‑MoS2/黑色TiO2的方法 | |
| Archana et al. | TiO2 nanostructures with controlled morphology for improved electrical properties of photoanodes and quantum dot sensitized solar cell characteristics | |
| Lin et al. | Controlled synthesis of mesoporous single-crystalline TiO2 nanoparticles for efficient photocatalytic H2 evolution | |
| CN101525134B (zh) | 一种用废塑料低温制备立方碳化硅超细粉的方法 | |
| CN107337233A (zh) | 一种一步硫化法合成二氧化钛与二硫化钛复合材料的方法 | |
| Zhou et al. | New route to prepare nanocrystalline TiO2 and its reaction mechanism | |
| WO2016026340A1 (zh) | 一种TiO2纳米晶及其合成方法 | |
| Wang et al. | The effects of different acids on the preparation of TiO2 nanostructure in liquid media at low temperature | |
| Man et al. | Microwave-assisted hydrothermal synthesis and gas sensitivity of nanostructured SnO2 | |
| Zhang et al. | Preparation of cubic ZnIn 2 S 4 thin films through a tartaric-acid-assisted hydrothermal process | |
| Yang et al. | Efficient visible light photocatalytic water oxidation on Zn3 (OH) 2V2O7· 2H2O nanoplates: Effects of exposed facet and local crystal structure distortion | |
| CN104998630A (zh) | 一种二氧化钛/石墨烯纳米复合材料、常温制备方法及其应用 | |
| Hu et al. | Novel synthesis of CuO nanofiber balls and films and their UV–visible light filteration property | |
| CN103588244B (zh) | 无模板法制备夹心中空二氧化钛纳米材料的方法 |
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: 20171117 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |