本发明专利技术公开了一种暴露晶面可控的金红石型TiO2纳米棒自组装成微球的方法，将TBT搅拌溶解在盐酸溶液中，与CTAB和NaCl溶液混合，在150-180℃保温12-24h进行水热处理，离心分离、清洗和干燥得到TiO2粉末。本发明专利技术利用水热法以TBT作为前驱体,CTAB为模板剂以及NaCl为形貌调节剂，成功制备了暴露晶面可控的金红石型TiO2纳米棒自组装成微球。随着NaCl浓度的增加，所制的材料晶型由未加入NaCl前的金红石和板钛矿型的混合相态转变为纯的金红石型，TiO2纳米棒的端面由对称的三角面向方形的端面转变。TiO2纳米棒暴漏的(111)面逐渐减少，同时样品产生一个新的(001)暴露面，其逐渐变得暴露，制备的TiO2纳米棒自组装成微球的直径范围为3.5-2μm。
【技术实现步骤摘要】
暴露晶面可控的金红石型T12
本专利技术涉及一种暴露晶面可控的金红石型T12，属于无机半导体材料制备领域。
技术介绍
T12纳米棒是纳米T12的一种新的存在形式，与其他形态的纳米T12材料相t匕，因其具有较大的比表面积、光生电子-空穴易分离和重复利用率高等优点，而被广泛的研究。目前制备T12纳米棒的方法主要有模板法、电化学阳极氧化法、水热法等。水热法具有成本较低、工艺简单、反应时间短、制备的晶体结晶好、纯度高、无需后续热处理等优点，因此采用水热法制备是一种很有应用前景的方法。同时，一些课题组利用有机、无机试剂以及化学侵蚀的方法制备了不同暴露晶面的T12纳米棒，并研究其与光催化的关系。例如，Bae等利用制备的T12纳米棒，在硫酸的作用下，通过化学侵蚀的方法使 (111)面逐渐溶解，而(001)面逐渐暴露(E.Bae, N.Murakami, M.Nakamura, T.0hn0.App1.Catal., A: Gen, 2010, 380，48 - 54)，但是这种方法所用的硫酸具有腐蚀性，不符合当今提出的环保的要求。同时，Bae等也利用水热法在TiCl3和NaCl体系中，通过调节聚乙烯吡咯烷酮的浓度，制备了新的暴露面(001) T12 纳米棒(E.Bae, T.0hn0.Appl.Catal., B:Environ,2009，91，634 - 639)。但是，此方法调节聚乙烯吡咯烷酮的浓度时不够经济。 基于以上问题，一些科学工作者开始研究T12纳米棒自组装成微球的制备。例如，张一兵等用水热法以TiCl3饱和NaCl水溶液在玻璃基板上制备了 T12纳米棒自组装成微球(张一兵，封心建，江雷。中国科学B辑:化学，2007，37 (2):124-126)，此制备过程比较复杂。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服以上方法的缺点，提供一种暴露晶面可控的金红石型T12，用钛酸四丁酯(TBT)为钛源，十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂以及NaCl为形貌调节剂。 为达到上述目的，本专利技术采取的技术方案实现: 暴露晶面可控的金红石型T12，包括以下步骤: (I)将TBT搅拌溶解在盐酸溶液中，配成浓度为0.038-0.12mol/L的含钛溶液； (2)将CTAB和NaCl加蒸馏水溶解成胶束浓度为0.010-0.024mol/L的透明溶液； (3)将步骤(2)得到的透明溶液逐滴加入到由步骤(I)所得的含钛溶液中，继续搅拌均匀形成混合溶液，混合溶液中NaCl的浓度为0-2.0mol/L (优选0，1.0，1.5或2.0mol/L)； (4)将步骤(3)制备的混合溶液转移到聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，将高压反应釜拧紧放入烘箱中，在150-18(TC条件下保温12-24h进行水热处理，水热处理后将高压反应釜自然冷却到室温，得到沉淀物； (5)将步骤(4)得到的沉淀物离心分离后，使用蒸馏水清洗、烘干得到暴露晶面可控的金红石型T12纳米棒自组装成微球。 上述步骤(I)所述的盐酸溶液浓度为0.01-0.03mol/L。 上述步骤(3)所述的NaCl的最优浓度为1.5mol/L。 所述的水热处理条件优选为180°C保持24h。 由上述方法制备的微球。所述直径范围为3.5-2 μ m。 本专利技术所产生的有益效果: 本专利技术利用水热法以TBT作为前驱体，CTAB为模板剂以及NaCl为形貌调节剂，成功制备了暴露晶面可控的金红石型T12纳米棒自组装成微球。随着NaCl浓度的增加，所制的材料晶型由未加入NaCl前的金红石和板钛矿型的混合相态转变为纯的金红石型，T12纳米棒的端面由对称的三角面向方形的端面转变。同时，暴漏的(111)面逐渐减少，样品产生一个新的(001)暴露面，其逐渐变得暴露，制备的微球直径范围为3.5-2 μ m0 本专利技术制备方法简单，通过简单的调节NaCl浓度即可实现暴露晶面可控的金红石型T12纳米棒以及可调控的T12纳米棒自组装微球尺寸。 本专利技术采用环境友好型的化学反应物原料，工艺操作简单以及易于实施，为暴露晶面可控的金红石型T12纳米棒自组装成微球提供了一种新的思路。 未加入NaCl所制备的样品的晶型是金红石和板钛矿型的混合相态，加入NaCl后板钛矿消失，而变为纯的金红石型。同时，随着NaCl浓度的增加(1.0-2.0mol/L)，制备的样品的晶型并没有改变，正如说明书附图3所示。 未加入NaCl时，所制备的材料的直径为20-30nm、长度为100_200nm的大米状T12纳米棒，而加入NaCl导致了 T12纳米棒自组装成微球。并且NaCl的浓度由lmol/L到 2.0mol/L时，微球的直径由3.5 μ m降低到2.0 μ m,正如说明书附图2所示。 未加入NaCl时，样品是一些端面规整的T12纳米棒，并没有出现T12微球。而在NaCl存在时，浓度由1.0mol/L增大到2.0mol/L，经过水热处理后样品中T12纳米棒的端面由对称的三角形向方形的端面转变，即暴露的(111)面逐渐减少。同时，样品产生一个新的(001)暴露面，其逐渐变得暴露，正如说明书附图1所示。 NaCl改变了所制备的样品的晶型，纳米棒自组装成微球的直径和控制纳米棒的暴露晶面。对于专利CN 103922395A所提到的饱和NaCl主要调控的是纳米棒的生长；对于张一兵的文章中虽提到用饱和NaCl，但并未提到NaCl对微球直径的影响，同时，该文章中公开的制备微球的过程利用TiCl3饱和NaCl水溶液在玻璃基板上制备T12微米球，与本专利技术所利用的钛源，模板剂是不同的。 【附图说明】 图1为不同NaCl浓度所制备的T12透射电镜图(TEM)，其中a为实施例1的TEM，b为实施例2的TEM，c为实施例3的TEM，d为实施例4的TEM ； 图2为不同NaCl浓度所制备的T12场发射扫描电镜图(FESEM)，其中a为实施例1的FESEM，b为实施例2的FESEM，c为实施例3的FESEM，d为实施例4的FESEM，右下角为其放大图； 图3为不同NaCl浓度所制备的T12的X-射线衍射图(XRD)，其中a为实施例1 的XRD ；b为实施例2的XRD，c为实施例3的XRD，d为实施例4的XRD。 【具体实施方式】 下面结合实施例进一步说明。 实施例1 室温下，将0.52g的TBT溶解在不断搅拌的15mL浓度为0.02mol/L的HCl溶液中；室温下，将0.26g的CTAB加入到30mL蒸馏水中，不断搅拌直至形成透明溶液；在不断搅拌的条件下，将得到的透明溶液逐滴加入到含钛溶液中，在进行搅拌2h形成混合溶液；将得到的混合溶液转移到10mL的聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中；将高压反应釜拧紧放入烘箱中，在180°C保持24h ;水热处理后，将高压反应釜自然冷却到室温；将得到的沉淀物离心分离，使用蒸馏水清洗3次，在鼓风干燥箱内，60°C烘干24h得到T12粉末。图3a显示的是未加入NaCl所制备的样品的XRD图，从图中可以看出样品的晶型是金红石和板钦矿相的混合相态，通过TEM(图1a)和FESEM(图2a)可以清晰的观察到样品的形貌为直径为20_30nm和长度为100-200nm的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种暴露晶面可控的金红石型TiO2纳米棒自组装成微球的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将TBT溶解在盐酸溶液中，配成浓度为0.038‑0.12mol/L的含钛溶液；(2)将CTAB和NaCl加水溶解成胶束浓度为0.010‑0.024mol/L的透明溶液，所述CTAB与NaCl的质量比是0.26：0‑5.2；(3)将步骤(2)得到的透明溶液加入到由步骤(1)所得的含钛溶液中，继续搅拌形成混合溶液，混合溶液中NaCl的浓度为0‑2.0mol/L；(4)将步骤(3)制备的混合溶液转移到高压反应釜中，将高压反应釜拧紧放入烘箱中，150‑180℃保温12‑24h后，将高压反应釜冷却到室温，得到沉淀物；(5)将步骤(4)得到的沉淀物离心分离后，使用蒸馏水清洗、烘干得到暴露晶面可控的金红石型TiO2纳米棒自组装成微球。
【技术特征摘要】
1.一种暴露晶面可控的金红石型T12纳米棒自组装成微球的方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)将TBT溶解在盐酸溶液中，配成浓度为0.038-0.12mol/L的含钛溶液； (2)将CTAB和NaCl加水溶解成胶束浓度为0.010-0.024mol/L的透明溶液，所述CTAB与NaCl的质量比是0.26:0_5.2 ； (3)将步骤(2)得到的透明溶液加入到由步骤⑴所得的含钛溶液中，继续搅拌形成混合溶液，混合溶液中NaCl的浓度为0-2.0mol/L ； (4)将步骤(3)制备的混合溶液转移到高压反应釜中，将高压反应釜拧紧放入烘箱中，150-180°C保温12-24h后，将高压反应釜冷却到室温，得到沉淀物； (5)将步骤(4)得到的沉淀物离心分离后，使用蒸馏水清洗、烘干得到暴露晶面可控的金红石型T12纳米棒自组装成微球。2.如权利要求1所述的方法，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：周国伟，孙彬，刘蕊蕊，李世超，
申请(专利权)人：齐鲁工业大学，
类型：发明
国别省市：山东;37
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