一种黑色二氧化钛纳米管的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种黑色二氧化钛纳米管的制备方法。将预先合成的0.1-0.5克MoO3纳米带粉体加入到10-30毫升去离子水与丙三醇的混合溶剂中，用磁力搅拌器搅拌0.5-1小时；此外，将0.5-2毫升四氯化钛加入到0.1-0.5毫升的水合肼中，用磁力搅拌器搅拌0.5-1小时；然后将含钛前躯体溶液加入到含MoO3的反应容器中，搅拌均匀后将其转入100毫升聚四氟乙烯衬底的不锈钢反应釜中，140-230℃水热反应12-16小时，过滤，将沉淀用无水乙醇洗涤3-6次后，常温干燥即得所述的黑色二氧化钛纳米管。本发明的优点在于：一方面，采用的前驱体是固体粉末，比较容易控制，另外利用该方法操作简便、成本低，并为锂离子电池，光催化，太阳电池等领域提供了新的材料。
【专利说明】 一种黑色二氧化钛纳米管的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于材料化学领域，特别涉及一种黑色二氧化钛纳米管的制备方法。
【背景技术】
[0002]二氧化钛已经广泛应用在锂离子电池，太阳电池，光催化等领域。传统白色二氧化钛吸收光谱主要在5%紫外线波段，且对可见光，近红外和远红外部分的吸收非常有限，这无疑限制了二氧化钛在光电领域方面的应用。此外，其本征电导率只有大约10, S/cm，低的导电率不利于电子-空穴的传输和分离，进一步影响到二氧化钛在光电应用领域性能的发挥。
[0003]黑色二氧化钛已证明具有良好的宽光谱吸收，物理化学稳定性和提高载流子浓度和电子迀移性能，能够满足高效太阳能的需要。从大量文献和专利调研来看，获得黑色二氧化钛的途径主要有高温氢气还原、氢等离子法、铝还原法和二步非金属掺杂法。
[0004]纳米管作为一种特殊的一维材料，相比体材料，因其优越的单向导电性而广泛应用在能源和环境领域。利用简单有效的方法合成黑色二氧化钛纳米管无疑是一个巨大挑战。本发明利用MoO3纳米带作为牺牲模板，水合肼作为还原剂，利用Mo离子进行外向迀移掺杂，获得了一种黑色二氧化钛纳米管。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种工艺简单，成本低的黑色二氧化钛纳米管的制备方法，该法操作简便、成本低、耗能低，得到的产品纯度高，可以大规模合成。
[0006]具体步骤为:
(I)将0.1克钼酸铵在磁力搅拌下溶解于30毫升去离子水并加入6毫升分析纯硝酸，搅拌半小时后将上述混合均匀的溶液转入100毫升聚四氟乙烯衬底的不锈钢反应釜中，180°C水热反应24小时，过滤，将沉淀用去离子水洗涤3-6次后，常温干燥即得此03纳米带。
[0007](2)将0.1-0.5克步骤(I)得到的MoO3纳米带粉体加入到10-30毫升去离子水与分析纯丙三醇的混合溶剂中，用磁力搅拌器搅拌0.5-1小时；离子水与分析纯丙三醇的体积比为 0.5-1:l~2o
[0008](3)将0.5-2毫升分析纯四氯化钛加入到0.1-0.5毫升的分析纯水合肼中，用磁力搅拌器搅拌0.5-1小时。
[0009](4)将步骤(3)得到的溶液加入到步骤(2)所得溶液中，搅拌均匀后将其转入100毫升聚四氟乙烯衬底的不锈钢反应釜中，140-230°C水热反应12-16小时，过滤，将沉淀用无水乙醇洗涤3-6次后，常温干燥即得管长为1-10微米，管外径为300-500纳米，管壁厚10-20纳米的黑色二氧化钛纳米管。
[0010]本发明的优点在于:一方面，采用的前驱体是固体粉末，比较容易控制，另外利用该方法操作简便、成本低，并为锂离子电池，光催化，太阳电池等领域提供了新的材料。
[0011]【专利附图】
【附图说明】: 图1为本发明制备的黑色二氧化钛纳米管的X射线衍射花样图。
[0012]图2为本发明制备的MoO3纳米带的场发射扫描电镜照片。(a)低倍率场发射扫描电镜照片，(b)高倍率场发射扫描电镜照片。
[0013]图3为本发明制备的黑色二氧化钛纳米管的场发射扫描电镜照片。(a)-(b)低倍率场发射扫描电镜照片，(C) - (d)高倍率场发射扫描电镜照片。
【具体实施方式】
[0014]为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
[0015]实施例1:
(I)将0.1克钼酸铵在磁力搅拌下溶解于30毫升去离子水并加入6毫升分析纯硝酸，搅拌半小时后将上述混合均匀的溶液转入100毫升聚四氟乙烯衬底的不锈钢反应釜中，180°C水热反应24小时，过滤，将沉淀用去离子水洗涤3次后，常温干燥即得11003纳米带。
[0016](2)将0.1克步骤(I)得到的MoO3纳米带粉体加入到10毫升去离子水与分析纯丙三醇的混合溶剂中，用磁力搅拌器搅拌0.5小时；离子水与分析纯丙三醇的体积比为0.5:
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[0017](3)将0.5毫升分析纯四氯化钛加入到0.1毫升的分析纯水合肼中，用磁力搅拌器搅拌0.5小时。
[0018](4)将步骤(3)得到的溶液加入到步骤(2)所得溶液中，搅拌均匀后将其转入100毫升聚四氟乙烯衬底的不锈钢反应釜中，140°C水热反应12小时，过滤，将沉淀用无水乙醇洗涤3次后，常温干燥即得管长为1-10微米，管外径为300-500纳米，管壁厚10-20纳米的黑色二氧化钛纳米管。
[0019]实施例2:
(I)将0.1克钼酸铵在磁力搅拌下溶解于30毫升去离子水并加入6毫升分析纯硝酸，搅拌半小时后将上述混合均匀的溶液转入100毫升聚四氟乙烯衬底的不锈钢反应釜中，180°C水热反应24小时，过滤，将沉淀用去离子水洗涤5次后，常温干燥即得11003纳米带。
[0020](2)将0.5克步骤(I)得到的MoO3纳米带粉体加入到30毫升去离子水与分析纯丙三醇的混合溶剂中，用磁力搅拌器搅拌I小时；离子水与分析纯丙三醇的体积比为1:2。
[0021](3)将0.5毫升分析纯四氯化钛加入到0.1毫升的分析纯水合肼中，用磁力搅拌器搅拌0.5小时。
[0022](4)将步骤(3)得到的溶液加入到步骤(2)所得溶液中，搅拌均匀后将其转入100毫升聚四氟乙烯衬底的不锈钢反应釜中，230°C水热反应16小时，过滤，将沉淀用无水乙醇洗涤6次后，常温干燥即得管长为1-10微米，管外径为300-500纳米，管壁厚10-20纳米的黑色二氧化钛纳米管。
【权利要求】
1.一种黑色二氧化钛纳米管的制备方法，其特征在于具体步骤为: (1)将0.1克钼酸铵在磁力搅拌下溶解于30毫升去离子水并加入6毫升分析纯硝酸，搅拌半小时后将上述混合均匀的溶液转入100毫升聚四氟乙烯衬底的不锈钢反应釜中，180°C水热反应24小时，过滤，将沉淀用去离子水洗涤3-6次后，常温干燥即得Mo03纳米带； (2)将0.1-0.5克步骤(1)得到的Mo03纳米带粉体加入到10-30毫升去离子水与分析纯丙三醇的混合溶剂中，用磁力搅拌器搅拌0.5-1小时；离子水与分析纯丙三醇的体积比为 0.5-1:1-2 ； (3)将0.5-2毫升分析纯四氯化钛加入到0.1-0.5毫升的分析纯水合肼中，用磁力搅拌器搅拌0.5-1小时； (4)将步骤(3)得到的溶液加入到步骤(2)所得溶液中，搅拌均匀后将其转入100毫升聚四氟乙烯衬底的不锈钢反应釜中，140-230 °C水热反应12-16小时，过滤，将沉淀用无水乙醇洗涤3-6次后，常温干燥即得管长为1-10微米，管外径为300-500纳米，管壁厚10-20纳米的黑色二氧化钛纳米管。
【文档编号】C01G23/053GK104477986SQ201410762906
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月14日 优先权日:2014年12月14日
【发明者】王海, 王林江, 宋业萍, 李字华, 孙壮志 申请人:桂林理工大学