专利名称：微乳液溶剂热合成类单分散二氧化钛纳米晶制备方法
技术领域：
本发明涉及半导体材料领域，尤其涉及一种微乳液溶剂热合成类单分散二氧化钛
纳米晶制备方法。
背景技术：
二氧化钛作为一种重要的半导体氧化物，由于其呈白色、无毒、具有良好的热稳定 性已经广泛用于涂料、添加剂、光电池、气敏传感器和光催化领域。 近十年来人们对纳米二氧化钛的研究与越来越广泛。合成纳米二氧化钛的方法 主要有以下几种溶胶凝胶法、微乳液法、水热法、溶剂热法、直接氧化法和化学气相沉积 法等等，近些年来一种新的纳米颗粒的合成方法微乳液溶剂热法已经被广泛用来合成新 的纳米材料，该种方法能够克服微乳液法在低温合成中纳米晶晶化效果差的缺点，同时能 够解决溶剂热合成纳米晶尺寸控制困难的问题。Chung-Hsin Lu(Journal of Hazardous Materials 154 (2008) 649-654)等通过一种微乳液中间体合成纳米二氧化钛粉末，但是目 前采用微乳液溶剂热法所制得的纳米二氧化钛的粒径大都是超过15nm的，而且分散性较 差，而采用微乳液溶剂热法合成接近10nm的单分散二氧化钛纳米晶却显有报导。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种微乳液溶剂热合成类单分散二氧 化钛纳米晶制备方法。 微乳液溶剂热合成类单分散二氧化钛纳米晶制备方法包括如下步骤
1)将1 10ml碳酸四丁酯加入到10 20ml油酸中室温下均匀搅拌1 2小时；
2)滴加2 6ml去离子水，室温下均匀搅拌1 2小时，得到微乳液前驱体；
3)将微乳液前躯体移入不锈钢反应釜内密封加热，反应温度为240 320°C ，反应 时间为2-8小时，水浴冷却到室温； 4)将反应产物先用乙醇离心洗涤1 2次，然后用正己烷离心洗涤1 2次；
5)室温下干燥24 48小时，获得单分散二氧化钛纳米晶。
本发明与现有技术相比具有的有益效果 1)制备的二氧化钛纳米晶为典型的锐钛矿结构，具有良好的分散性，而且尺寸较 为均匀，粒径分布小。同时通过控制工艺条件可以实现类球状和菱形两种晶形的合成。
2)本工艺采用油酸作为反应溶剂兼表面活性剂，克服了微乳液溶剂热合成纳米晶 在高温下破乳造成的颗粒团聚长大的问题。 3)制得的纳米二氧化钛结晶性良好，无需进一步热处理，进而降低了能耗。
4)采用的是溶剂热过程，工艺简单，成本低，重复性好，适于大规模工业化生产。
图1为实施例1通过微乳液溶剂热合成类单分散二氧化钛纳米晶的X射线衍射
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图2为实施例1通过微乳液溶剂热合成类单分散二氧化钛纳米晶的透射电镜照 图3为实施例2通过微乳液溶剂热合成类单分散二氧化钛纳米晶的X射线衍射 图4为实施例2通过微乳液溶剂热法获得的单分散二氧化钛纳米晶的透射电镜照 图5为实施例3通过微乳液溶剂热法获得的单分散二氧化钛纳米晶的X射线衍射 图6为实施例3通过微乳液溶剂热法获得的单分散二氧化钛纳米晶的透射电镜照 图7为实施例4通过微乳液溶剂热法获得的单分散二氧化钛纳米晶的X射线衍射 图8为实施例4通过微乳液溶剂热法获得的单分散二氧化钛纳米晶的透射电镜照 图9为实施例5通过微乳液溶剂热法获得的单分散二氧化钛纳米晶的X射线衍射 图10为实施例5通过微乳液溶剂热法获得的单分散二氧化钛纳米晶的透射电镜 图11为实施例6通过微乳液溶剂热法获得的单分散二氧化钛纳米晶的X射线衍 图12为实施例6通过微乳液溶剂热法获得的单分散二氧化钛纳米晶的透射电镜 图13为实施例7通过微乳液溶剂热法获得的单分散二氧化钛纳米晶的X射线衍 图14为实施例7通过微乳液溶剂热法获得的单分散二氧化钛纳米晶的透射电镜
具体实施方式
实施例1 准确量取lOmL油酸置于圆底烧瓶中，然后向其中加入2mi碳酸丁酯，在室温下均 匀搅拌lh制备成混合溶液，量取2ml去离子水逐滴加入上述混合溶液中，搅拌反应lh。然 后将反应前躯体溶液移入180ml的不锈钢反应釜内，密封好后将整个反应釜移入烘箱中， 反应温度为30(TC，时间0. 5h，待反应完毕后水浴冷却到室温，将反应产物用乙醇和正己烷 离心洗涤2次，洗涤过的产物放入烘箱，室温下干燥24小时，获得产品保存。图1为产物的 X射线衍射图，该图表明所得产物为典型的锐钛矿结构。图2是产物的透射电镜照片，可见 所得二氧化钛纳米晶为棒和球状，直径约为llnm。
实施例2 准确量取15mL油酸置于圆底烧瓶中，然后向其中加入5ml碳酸丁酯，在室温下均
4匀搅拌lh制备成混合溶液，量取4ml去离子水逐滴加入上述混合溶液中，搅拌反应lh。然 后将反应前躯体溶液移入180ml的不锈钢反应釜内，密封好后将整个反应釜移入烘箱中， 反应温度为30(TC，时间lh，待反应完毕后水浴冷却到室温，将反应产物用乙醇和正己烷离 心洗涤2次，洗涤过的产物放入烘箱，室温下干燥24小时，获得产品保存。图3为产物的X 射线衍射图，该图表明所得产物为典型的氧化钛锐钛矿结构，衍射峰明显宽化。图4是产物 的透射电镜照片，可见所得纳米晶为类球状，平均直径为llnm。
实施例3 准确量取20mL油酸置于圆底烧瓶中，然后向其中加入5ml碳酸丁酯，在室温下均 匀搅拌lh制备成混合溶液，量取6ml去离子水逐滴加入上述混合溶液中，搅拌反应lh。然 后将反应前躯体溶液移入180ml的不锈钢反应釜内，密封好后将整个反应釜移入烘箱中， 反应温度为30(TC，时间2h，待反应完毕后水浴冷却到室温，将反应产物用乙醇和正己烷离 心洗涤2次，洗涤过的产物放入烘箱，室温下干燥24小时，获得产品保存。图5为产物的X 射线衍射图，该图表明所得产物为典型的氧化钛锐钛矿结构，衍射峰明显宽化。图6是产物 的透射电镜照片，可见所得氧化钛纳米晶为类球状，平均直径为12nm。
实施例4 准确量取15mL油酸置于圆底烧瓶中，然后向其中加入10ml碳酸丁酯，在室温下均 匀搅拌2h制备成混合溶液，量取2ml去离子水逐滴加入上述混合溶液中，搅拌反应2h。然 后将反应前躯体溶液移入180ml的不锈钢反应釜内，密封好后将整个反应釜移入烘箱中， 反应温度为24(TC，时间4h，待反应完毕后水浴冷却到室温，将反应产物用乙醇和正己烷离 心洗涤3次，洗涤过的产物放入烘箱，室温下干燥24小时，获得产品保存。图7为产物的X 射线衍射图，该图表明所得产物为典型的氧化钛锐钛矿结构，衍射峰明显宽化。图8是产物 的透射电镜照片，可见所得为不规则多边方形，平均粒径12nm。
实施例5 准确量取10mL油酸置于圆底烧瓶中，然后向其中加入6ml碳酸丁酯，在室温下均 匀搅拌2h制备成混合溶液，量取5ml去离子水逐滴加入上述混合溶液中，搅拌反应2h。然 后将反应前躯体溶液移入180ml的不锈钢反应釜内，密封好后将整个反应釜移入烘箱中， 反应温度为27(TC，时间8h，待反应完毕后水浴冷却到室温，将反应产物用乙醇和正己烷离 心洗涤3次，洗涤过的产物放入烘箱，室温下干燥48小时，获得产品保存。图9为产物的X 射线衍射图，该图表明所得产物为典型的氧化钛锐钛矿结构，衍射峰明显宽化。图10是产 物的透射电镜照片，可见所得氧化钛为类菱形形状，粒径分布范围较宽，平均粒径15nm。
实施例6 将lml碳酸四丁酯加入到10ml油酸中室温下均匀搅拌1小时；滴加2ml去离子 水，室温下均匀搅拌1小时，得到微乳液前驱体；将微乳液前躯体移入不锈钢反应釜内密封 加热，反应温度为240°C ，反应时间为2小时，水浴冷却到室温；将反应产物先用乙醇离心洗 涤1次，然后用正己烷离心洗涤1次；室温下干燥24小时，获得单分散二氧化钛纳米晶。
实施例7 将10ml碳酸四丁酯加入到20ml油酸中室温下均匀搅拌2小时；滴加6ml去离子 水，室温下均匀搅拌2小时，得到微乳液前驱体；将微乳液前躯体移入不锈钢反应釜内密封 加热，反应温度为320°C ，反应时间为8小时，水浴冷却到室温；将反应产物先用乙醇离心洗涤2次，然后用正己烷离心洗涤2次；室温下干燥48小时，获得单分散二氧化钛纳米晶,
权利要求
一种微乳液溶剂热合成类单分散二氧化钛纳米晶制备方法，其特征在于包括如下步骤1)将1～10ml碳酸四丁酯加入到10～20ml油酸中室温下均匀搅拌1～2小时；2)滴加2～6ml去离子水，室温下均匀搅拌1～2小时，得到微乳液前驱体；3)将微乳液前躯体移入不锈钢反应釜内密封加热，反应温度为240～320℃，反应时间为2～8小时，水浴冷却到室温；4)将反应产物先用乙醇离心洗涤1～2次，然后用正己烷离心洗涤1～2次；5)室温下干燥24～48小时，获得单分散二氧化钛纳米晶。
全文摘要
本发明公开了一种微乳液溶剂热合成类单分散二氧化钛纳米晶制备方法。它包括如下步骤1)将1～10ml碳酸四丁酯加入到10～20ml油酸中室温下均匀搅拌1～2小时；2)滴加2～6ml去离子水，室温下均匀搅拌1～2小时，得到微乳液前驱体；3)将微乳液前躯体移入不锈钢反应釜内密封加热，反应温度为240～320℃，反应时间为2-8小时，水浴冷却到室温；4)将反应产物先用乙醇离心洗涤1～2次，然后用正己烷离心洗涤1～2次；5)室温下干燥24～48小时，获得单分散二氧化钛纳米晶。本发明具有工艺简单、生产周期短、成本低及产量大适合大规模生产等特点。
文档编号C01G23/053GK101759228SQ20101003964
公开日2010年6月30日 申请日期2010年1月12日 优先权日2010年1月12日
发明者俞中平, 刘博 , 叶波, 孔伟, 王智宇, 石欣超, 翁晶晶 申请人:浙江大学