CN113772722A - 一种具有特殊空心结构的TiO2微米球的制备方法 - Google Patents

一种具有特殊空心结构的TiO2微米球的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113772722A
CN113772722A CN202111265574.8A CN202111265574A CN113772722A CN 113772722 A CN113772722 A CN 113772722A CN 202111265574 A CN202111265574 A CN 202111265574A CN 113772722 A CN113772722 A CN 113772722A
Authority
CN
China
Prior art keywords
tio
hollow structure
micro
special hollow
spheres
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
CN202111265574.8A
Other languages
English (en)
Inventor
李兆乾
胡林华
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.)
Hefei Institutes of Physical Science of CAS
Original Assignee
Hefei Institutes of Physical Science of CAS
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 Hefei Institutes of Physical Science of CAS filed Critical Hefei Institutes of Physical Science of CAS
Priority to CN202111265574.8A priority Critical patent/CN113772722A/zh
Publication of CN113772722A publication Critical patent/CN113772722A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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
    • C01G23/053—Producing by wet processes, e.g. hydrolysing titanium salts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/30—Particle morphology extending in three dimensions
    • C01P2004/32—Spheres
    • C01P2004/34—Spheres hollow
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/30—Particle morphology extending in three dimensions
    • C01P2004/45—Aggregated particles or particles with an intergrown morphology
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/60—Particles characterised by their size
    • C01P2004/61—Micrometer sized, i.e. from 1-100 micrometer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/60—Particles characterised by their size
    • C01P2004/64—Nanometer sized, i.e. from 1-100 nanometer

Landscapes

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

Abstract

本发明公开了一种具有特殊空心结构的TiO2微米球的制备方法，将钛源和有机溶剂混合均匀，在180‑220℃下溶剂热反应10‑15h，得到具有特殊空心结构的TiO2微米球；所述有机溶剂由乙酰丙酮和乙醚按体积比1：(1.5‑4)组成。本发明的方法具有反应条件温和、工艺简单，可控性强、产率高且重现性好的优点，而且操作简单，无模板，无后处理，可以在较低的温度条件下，快速大量合成具有特殊空心结构的TiO2空心结构微米球，合成的TiO2微米球在太阳电池、锂离子电池、光催化等领域具有潜在的应用前景。

Description

一种具有特殊空心结构的TiO2微米球的制备方法
技术领域
本发明涉及无机纳米材料制备技术领域，尤其涉及一种具有特殊空心结构的TiO2微米球的制备方法。
背景技术
空心微球材料是一类内部具有空心结构的微纳米材料，与实心纳米颗粒相比，具有介孔结构、比表面积大、比重低、光散射效应等特点，在催化、生物医药、颜料、光子晶体、超级电容器、锂离子电池、太阳能电池、气体传感器、污水处理、光电探测器等领域有重要的应用前景。例如中空结构的纳米催化剂可以有效增加在催化反应中的活性位点；通过改变纳米介孔空心结构的组分、形貌、尺寸、壳壁厚度、孔隙率、孔的位置和孔内壁的特点等因素可以实现对光、热、电、磁和催化剂等物化性能的调节。将难溶的功能活性成分负载在介孔空心的微/纳米结构孔隙中，可以提高难溶物质的溶解度；将空心微/纳米结构作为“纳米反应器”，利用量子限域效应和特殊的反应微环境能够得到特殊的反应结果。因此，具有介孔空心结构的纳米粒子为纳米材料的功能化提供了广阔的空间。
目前空心微球的合成方法主要包括硬模板法、软模板法、以及一些基于柯肯达尔效应、电位置换反应、及奥斯特瓦尔德熟化的合成方法。模板法是制备微米级/纳米级无机空心微球最有效且最通用的方法，众多研究者采用模板法制备空心微球，制备出的空心微球颗粒度分布均匀、空心大小统一、机理简单，但模板剂的加入会不可避免地引入杂质相，成本高、污染环境且后续除去过程对微球结构有一定的破坏。因此，发展简便有效的合成方法合成结构复杂、稳定和性能更优异的空心微球是该领域的研究重点。
水热/溶剂热合成技术具有反应条件温和、操作简便、产品结晶性好的优点，因此可以有效利用软化学方法来合成TiO2空心结构微纳米材料。此外，微球内部空心结构的形貌特点也对微球的性能具有很大的影响。因此，开发具有特殊内部空心结构的TiO2微米球，对TiO2空心结构微纳米材料的功能化具有重要的潜在意义。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种具有特殊空心结构的TiO2微米球的制备方法。
本发明提出的一种具有特殊空心结构的TiO2微米球的制备方法，包括：将钛源和有机溶剂混合均匀，在180-220℃下溶剂热反应10-15h，得到具有特殊空心结构的TiO2微米球；所述有机溶剂由乙酰丙酮和乙醚按体积比1：(1.5-4)组成。
优选地，所述钛源为钛酸四正丁酯、钛酸四异丙酯或其组合。
优选地，所述钛源和有机溶剂的体积比为1：(20-30)。
一种具有特殊空心结构的TiO2微米球，由所述的制备方法制得。
优选地，所述TiO2微米球的直径为1-3μm。
优选地，所述TiO2微米球由直径为10-50nm的纳米颗粒组成。
本发明的有益效果如下：
本发明中，以乙醚和乙酰丙酮按合适比例得到的有机溶剂作为反应溶剂，在合适的条件下，采用简便的一步溶剂热方法合成了形貌均匀、具有特殊空心结构的TiO2空心结构微米球。本发明的方法具有反应条件温和、工艺简单，可控性强、产率高且重现性好的优点，而且操作简单，无模板，无后处理，可以在较低的温度条件下，快速大量合成具有特殊空心结构的TiO2空心结构微米球。本发明合成的TiO2微米球在太阳电池、锂离子电池、光催化等领域具有潜在的应用前景。
附图说明
图1为实施例1制得的TiO2微米球的SEM图像。
图2为实施例1制得的TiO2微米球的TEM图像。
图3为对比例1制得的TiO2微米球的TEM图像。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
将10mL乙酰丙酮和40mL乙醚混合后，加入2mL钛酸四正丁酯，搅拌均匀，加入反应釜中，在200℃下溶剂热反应12h，自然冷却后，经离心、洗涤、干燥，得到具有特殊空心结构的TiO2微米球，直径为1-3μm。
实施例2
将15mL乙酰丙酮和35mL乙醚混合后，加入2mL钛酸四正丁酯，搅拌均匀，加入反应釜中，在180℃下溶剂热反应15h，自然冷却后，经离心、洗涤、干燥，得到具有特殊空心结构的TiO2微米球，直径为1-3μm。
实施例3
将20mL乙酰丙酮和30mL乙醚混合后，加入2mL钛酸四正丁酯，搅拌均匀，加入反应釜中，在220℃下溶剂热反应10h，自然冷却后，经离心、洗涤、干燥，得到具有特殊空心结构的TiO2微米球，直径为1-3μm。
对比例1
将10mL乙酰丙酮和40mL乙二醇二甲醚混合后，加入2mL钛酸四正丁酯，搅拌均匀，加入反应釜中，在200℃下溶剂热反应12h，自然冷却后，经离心、洗涤、干燥，得到具有空心结构的TiO2微米球，直径为450-600nm。
图1、图2分别为实施例1制得的TiO2微米球的SEM图像和TEM图像。从图1中可以看出，本发明所得微米球大小均匀，表面由纳米颗粒构成，整体较为光滑；从图2中可以看出，本发明以乙酰丙酮和乙醚组成的有机溶剂体系通过溶剂热法制备的TiO2微米球为特殊空心结构，部分球壳壁较厚，内部空心结构类似闪电形状，与常规空心结构微米球相比，有显著的不同。图3为对比例1制得的TiO2微米球的TEM图像，从图3中可以看出，以乙酰丙酮和乙二醇二甲醚组成的有机溶剂体系通过溶剂热法制备的TiO2微米球仅具有常规的核-壳空心结构，球体整体为圆形，壳层壁厚、空心结构分布较为均匀。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种具有特殊空心结构的TiO2微米球的制备方法，其特征在于，包括：将钛源和有机溶剂混合均匀，在180-220℃下溶剂热反应10-15h，得到具有特殊空心结构的TiO2微米球；所述有机溶剂由乙酰丙酮和乙醚按体积比1：(1.5-4)组成。
2.根据权利要求1所述的具有特殊空心结构的TiO2微米球的制备方法，其特征在于，所述钛源为钛酸四正丁酯、钛酸四异丙酯或其组合。
3.根据权利要求1或2所述的具有特殊空心结构的TiO2微米球的制备方法，其特征在于，所述钛源和有机溶剂的体积比为1：(20-30)。
4.一种具有特殊空心结构的TiO2微米球，其特征在于，由权利要求1-3任一项所述的制备方法制得。
5.根据权利要求4所述的具有特殊空心结构的TiO2微米球，其特征在于，所述TiO2微米球的直径为1-3μm。
6.根据权利要求4或5所述的具有特殊空心结构的TiO2微米球，其特征在于，所述TiO2微米球由直径为10-50nm的纳米颗粒组成。
CN202111265574.8A 2021-10-28 2021-10-28 一种具有特殊空心结构的TiO2微米球的制备方法 Pending CN113772722A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111265574.8A CN113772722A (zh) 2021-10-28 2021-10-28 一种具有特殊空心结构的TiO2微米球的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111265574.8A CN113772722A (zh) 2021-10-28 2021-10-28 一种具有特殊空心结构的TiO2微米球的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113772722A true CN113772722A (zh) 2021-12-10

Family

ID=78873545

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111265574.8A Pending CN113772722A (zh) 2021-10-28 2021-10-28 一种具有特殊空心结构的TiO2微米球的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113772722A (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101215000A (zh) * 2008-01-16 2008-07-09 中山大学 一种二氧化钛空心微球的制备方法
JP2009233845A (ja) * 2008-03-03 2009-10-15 Tohoku Univ ソルボサーマル法を用いたナノ粒子合成法
CN101815563A (zh) * 2007-07-18 2010-08-25 新加坡南洋理工大学 空心多孔微球
CN102701276A (zh) * 2012-05-29 2012-10-03 常州大学 一种中空TiO2微球的合成方法
CN104817106A (zh) * 2015-05-07 2015-08-05 中国科学院合肥物质科学研究院 TiO2空心结构亚微米球的溶剂热合成方法
CN104860350A (zh) * 2015-05-07 2015-08-26 中国科学院合肥物质科学研究院 TiO2核-壳结构亚微米球的溶剂热合成方法
CN108975391A (zh) * 2018-07-26 2018-12-11 四川理工学院 一种金属氧化物纳米微球的合成方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101815563A (zh) * 2007-07-18 2010-08-25 新加坡南洋理工大学 空心多孔微球
CN101215000A (zh) * 2008-01-16 2008-07-09 中山大学 一种二氧化钛空心微球的制备方法
JP2009233845A (ja) * 2008-03-03 2009-10-15 Tohoku Univ ソルボサーマル法を用いたナノ粒子合成法
CN102701276A (zh) * 2012-05-29 2012-10-03 常州大学 一种中空TiO2微球的合成方法
CN104817106A (zh) * 2015-05-07 2015-08-05 中国科学院合肥物质科学研究院 TiO2空心结构亚微米球的溶剂热合成方法
CN104860350A (zh) * 2015-05-07 2015-08-26 中国科学院合肥物质科学研究院 TiO2核-壳结构亚微米球的溶剂热合成方法
CN108975391A (zh) * 2018-07-26 2018-12-11 四川理工学院 一种金属氧化物纳米微球的合成方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
YONG DING ET AL.: "Inside-out Ostwald ripening: A facile process towards synthesizing anatase TiO2 microspheres for high efficiency dye-sensitized solar cells", 《NANO RESEARCH》 *
YONG DING ET AL.: "Nanoporous TiO2 spheres with tailored textural properties:Controllable synthesis, formation mechanism, and photochemic alapplications", 《PROGRESS IN MATERIALS SCIENCE》 *
莫章超等: "一种高比表面积二氧化钛纳米微球的制备与表征", 《安徽工业大学学报(自然科学版)》 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Liu et al. Hollow CdS-based photocatalysts
Li et al. Design and applications of hollow-structured nanomaterials for photocatalytic H2 evolution and CO2 reduction
Li et al. Synthesis and visible-light photocatalytic property of Bi 2 WO 6 hierarchical octahedron-like structures
Zhang et al. Preparation and photocatalytic activity of hollow ZnO and ZnO–CuO composite spheres
Xie et al. Hierarchical TiO 2 photocatalysts with a one-dimensional heterojunction for improved photocatalytic activities
CN108453265B (zh) 一种二氧化硅纳米管限域镍纳米颗粒及其制备方法
CN104817106B (zh) TiO2空心结构亚微米球的溶剂热合成方法
CN107055510B (zh) 一种金属有机配合物纳米管及其衍生多孔碳纳米管的制备方法
CN104787800B (zh) 一种花球状二氧化钛及其制备方法
Li et al. Rapid photocatalytic degradation of pollutant from water under UV and sunlight via cellulose nanofiber aerogel wrapped by TiO2
CN111233048A (zh) 一种双壳层MnCo2O4中空纳米球材料及其合成方法
Yin et al. Construction of NH 2-MIL-125 (Ti) nanoplates modified Bi 2 WO 6 microspheres with boosted visible-light photocatalytic activity
She et al. Spatially separated bimetallic cocatalysts on hollow-structured TiO 2 for photocatalytic hydrogen generation
Zhang et al. Branched mesoporous TiO2 mesocrystals by epitaxial assembly of micelles for photocatalysis
Zhu et al. Controllable microemulsion synthesis of hybrid TiO2–SiO2 hollow spheres and Au-doped hollow spheres with enhanced photocatalytic activity
CN108097267A (zh) 一种硫化物量子点改性的石墨烯/氧化钛纳米微球光催化材料的制备方法
CN102389787B (zh) 一种碳掺杂氧化钛中空球光催化剂及其制备方法
Tan et al. Design and synthesis of hollow Ce/Zr-UiO-66 nanoreactors for synergistic and efficient catalysis
CN106215968A (zh) 一种掺杂氮的碳包覆CuO复合材料及其制备方法
Moniruddin et al. Nanoassembly of perovskite-based photocatalysts in a nanoconfined system for photocatalytic H2 production under visible light
CN113772722A (zh) 一种具有特殊空心结构的TiO2微米球的制备方法
CN112354559A (zh) 一种二维受体分子/多级孔TiO2复合光催化剂及其制备方法和光催化应用
Ni et al. Raspberry—like monodispersity ZnO microspheres for photodegradation of rhodamine B
CN107651704B (zh) 一种由暴露（001）晶面超薄纳米页构筑的分级结构硫化镉纳米花及其制备方法
CN107746074B (zh) 一种具有空腔的核壳结构二氧化钛介孔材料及其制备方法

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