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技术

本发明专利技术公开了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，将钛酸丁酯逐滴加入到乙醇溶液中形成混合溶液A，将乙醇加入到去离子水中形成混合溶液B；将混合溶液A逐滴加入到混合溶液B中，然后进行超声波超声得到透明溶液C，调节溶液C的pH值为6得到溶液D；将溶液D加入聚四氟乙烯的内衬中，并控制填充比进行反应；待反应完成后，经洗涤、干燥及研磨得到TiO2前驱体；将TiO2前驱体和硫代乙酰胺放入瓷舟中并盖好盖子；整体放入低温管式炉中进行烧结反应，待温度降到室温时取出样品研磨成粉末状样品，即得到TiO2/TiS2复合材料。本发明专利技术方法简单、周期短，制备得到的材料块状尺寸达到几十到几百纳米，且材料纯度高、结晶性强、形貌均匀。

Method for synthesizing titanium dioxide and two titanium sulfide composite material by one step vulcanization

The invention discloses a method for curing step synthesis of TiO2 and two titanium Sulfide Composites, the butyl titanate was added dropwise into the mixed solution of A ethanol solution, adding ethanol into deionized water to form a mixed solution of B A; the mixed solution was added dropwise into the mixed solution of B, and ultrasonic transparent solution C, adjusted C pH 6 solution D; the solution D Teflon liner, and control the filling ratio of reaction; after the reaction is finished, TiO2 precursor by washing, drying and grinding; the precursor of TiO2 and thioacetamide in the boat and cover the lid; whole tube in low temperature reaction sintering furnace, when the temperature dropped to room temperature when taking a sample grinding into powder samples to obtain TiO2/TiS2 composite materials. The method is simple, short cycle, bulk materials prepared by the size reached tens to hundreds of nanometers, and the material with high purity, crystallinity, morphology.

【技术实现步骤摘要】
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
本专利技术涉及复合材料制备领域，具体涉及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。
技术介绍
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.Synthesisandcharacterizationofnearlystoichiometrictitaniumdisulfide[J].JournalofSolidStateChemistry.1987,66:181-188]、液相法[YupingLiu,HongtaoWang,LiangCheng,NaHan,etc.TiS2nanoplates:Ahigh-rateandstableelectrodematerialforsodiumionbatteries[J].NanoEnergy.2016,20:168–175]、气相合成法[AlexanderMargolin,RonitPopovitz-Biro,etc.Inorganicfullerene-likenanoparticlesofTiS2[J].ChemicalPhysicsLetters.2005,411(1–3,5):162–166]、溶胶凝胶法[AlexandruL.Let,DavidE.Mainwaring,etc.Thiosol–gelsynthesisoftitaniumdisulfidethinfilmsandpowdersusingtitaniumalkoxideprecursors[J].JournalofNon-CrystallineSolids.2008,354(15-16):1801–1807.]、气相输送法[JunChen,Suo-LongLi,Zhan-LiangTao,etc.TitaniumDisulfideNanotubesasHydrogen-StorageMaterials[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。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供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，以克服上述现有技术存在的缺陷，本专利技术方法简单、周期短，制备得到的材料块状尺寸达到几十到几百纳米，且材料纯度高、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，本专利技术采用如下技术方案：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，包括以下步骤：1)将钛酸丁酯在搅拌作用下逐滴加入到乙醇溶液中，形成均匀混合溶液A，其中每8～10ml乙醇中加入2～6ml钛酸丁酯；再将乙醇在搅拌的作用下加入到去离子水中形成均匀混合溶液B，其中每40ml去离子水中加入1～3ml乙醇；2)将混合溶液A在搅拌的作用下逐滴加入到混合溶液B中，然后进行超声波超声得到透明溶液C，调节溶液C的pH值为6得到溶液D；3)将溶液D加入聚四氟乙烯的内衬中，并控制填充比进行反应；4)待反应完成后，经去离子水和乙醇分别离心洗涤，然后真空干燥并研磨得到TiO2前驱体；5)按照元素摩尔比nTi:nS＝(0.3～2.7)：(5.2～23.6)称取TiO2前驱体和硫代乙酰胺，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；6)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；7)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；8)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TiO2/TiS2复合材料。进一步地，步骤2)中超声波超声的时间为0.5～2h。进一步地，步骤2)中采用0.1mol/L的HCl溶液调节pH。进一步地，步骤3)中填充比控制在40％～60％。进一步地，步骤3)中反应温度控制在160℃～200℃，反应时间控制在12h～20h。进一步地，步骤4)中采用去离子水和乙醇分别离心洗涤3～6次。进一步地，步骤4)中真空干燥的温度为80℃，时间为6～10h。进一步地，步骤7)中烧结反应的温度为500℃～900℃，时间为1～4h。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术是通过一步硫化法合成二氧化钛与二硫化钛复合材料，所制备的材料具有制备方法简单和周期短本文档来自技高网...

【技术保护点】
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，其特征在于，包括以下步骤：1)将钛酸丁酯在搅拌作用下逐滴加入到乙醇溶液中，形成均匀混合溶液A，其中每8～10ml乙醇中加入2～6ml钛酸丁酯；再将乙醇在搅拌的作用下加入到去离子水中形成均匀混合溶液B，其中每40ml去离子水中加入1～3ml乙醇；2)将混合溶液A在搅拌的作用下逐滴加入到混合溶液B中，然后进行超声波超声得到透明溶液C，调节溶液C的pH值为6得到溶液D；3)将溶液D加入聚四氟乙烯的内衬中，并控制填充比进行反应；4)待反应完成后，经去离子水和乙醇分别离心洗涤，然后真空干燥并研磨得到TiO2前驱体；5)按照元素摩尔比nTi:nS＝(0.3～2.7)：(5.2～23.6)称取TiO2前驱体和硫代乙酰胺，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；6)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；7)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；8)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TiO2/TiS2复合材料。...

【技术特征摘要】
1.一种一步硫化法合成二氧化钛与二硫化钛复合材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将钛酸丁酯在搅拌作用下逐滴加入到乙醇溶液中，形成均匀混合溶液A，其中每8～10ml乙醇中加入2～6ml钛酸丁酯；再将乙醇在搅拌的作用下加入到去离子水中形成均匀混合溶液B，其中每40ml去离子水中加入1～3ml乙醇；2)将混合溶液A在搅拌的作用下逐滴加入到混合溶液B中，然后进行超声波超声得到透明溶液C，调节溶液C的pH值为6得到溶液D；3)将溶液D加入聚四氟乙烯的内衬中，并控制填充比进行反应；4)待反应完成后，经去离子水和乙醇分别离心洗涤，然后真空干燥并研磨得到TiO2前驱体；5)按照元素摩尔比nTi:nS＝(0.3～2.7)：(5.2～23.6)称取TiO2前驱体和硫代乙酰胺，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；6)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；7)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；8)将瓷舟结合体中的样品倒入研钵中研磨成粉末状样品，...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷立雄，程如亮，蔺英，张浩繁，黄剑锋，张峰，房佳萌，张浩，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61