](I)将5ml钛酸四正丁酯加入到10.6ml质量浓度为50%的乳酸酸溶液中进行水解，其中钛酸四正丁酯:乳酸的摩尔比为1: 2，室温剧烈搅拌I小时后，将得到的黄褐色溶液直接在空气中室温干燥，除去可挥发性副产物，得到可溶性干凝胶；
[0036](2)将步骤⑴得到的0.5g的可溶性干凝胶溶于20mL水中，加入1.7gNaN03，使NaNO3浓度为lmol/L，然后将混合溶液放入聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜中，180°C水热反应36小时。反应结束后，将所得沉淀产物过滤、洗涤、干燥，即可得板钛矿二氧化钛纳米棒。所制得的纳米棒直径为20nm，长度为140nm，纯度为96%。
[0037]实施例6
[0038](I)将1ml钛酸四正丁酯加入到3.4ml质量浓度为50%的三氟乙酸溶液中进行水解，其中钛酸四正丁酯:三氟乙酸的摩尔比为1: 0.5，室温剧烈搅拌I小时后，将得到的黄褐色溶液直接在空气中室温干燥，除去可挥发性副产物，得到可溶性干凝胶；
[0039](2)将步骤⑴得到的0.5g的可溶性干凝胶溶于20mL水中，加入1.64gNaP04，使NaPO4浓度为0.5mol/L，然后将混合溶液放入聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜中，160°C水热反应10小时。反应结束后，将所得沉淀产物过滤、洗涤、干燥，即可得板钛矿二氧化钛纳米棒。所制得的纳米棒直径为10nm，长度为60nm，纯度为95%。
[0040]实施例7
[0041](I)将1ml钛酸四正丁酯加入到68ml质量浓度为50%的三氟乙酸溶液中进行水解，其中钛酸四正丁酯:三氟乙酸的摩尔比为1: 10，室温剧烈搅拌I小时后，将得到的黄褐色溶液直接在空气中室温干燥，除去可挥发性副产物，得到可溶性干凝胶；
[0042](2)将步骤⑴得到的0.5g的可溶性干凝胶溶于20mL水中，加入5.52gKC03，使KCO3浓度为2mol/L，然后将混合溶液放入聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜中，180°C水热反应36小时。反应结束后，将所得沉淀产物过滤、洗涤、干燥，即可得板钛矿二氧化钛纳米棒。所制得的纳米棒直径为50nm，长度为250nm，纯度为99%。
[0043]实施例8
[0044](I)将1ml钛酸四正丁酯加入到3.4ml质量浓度为50%的三氟乙酸溶液中进行水解，其中钛酸四正丁酯:三氟乙酸的摩尔比为1: 0.5，室温剧烈搅拌I小时后，将得到的黄褐色溶液直接在空气中室温干燥，除去可挥发性副产物，得到可溶性干凝胶；
[0045](2)将步骤⑴得到的0.5g的可溶性干凝胶溶于20mL水中，加入3.03gKN03，使KNO3浓度为3mol/L，然后将混合溶液放入聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜中，180°C水热反应24小时。反应结束后，将所得沉淀产物过滤、洗涤、干燥，即可得板钛矿二氧化钛纳米棒。所制得的纳米棒直径为15nm，长度为180nm，纯度为96%。
[0046]实施例9
[0047](I)将1ml钛酸四正丁酯加入到3.4ml质量浓度为50%的三氯乙酸溶液中进行水解，其中钛酸四正丁酯:三氯乙酸的摩尔比为1: 0.5，室温剧烈搅拌I小时后，将得到的黄褐色溶液直接在空气中室温干燥，除去可挥发性副产物，得到可溶性干凝胶；
[0048](2)将步骤⑴得到的0.5g的可溶性干凝胶溶于20mL水中，加入7.45gKCl，使NaF浓度为5mol/L，然后将混合溶液放入聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜中，180°C水热反应24小时。反应结束后，将所得沉淀产物过滤、洗涤、干燥，即可得板钛矿二氧化钛纳米棒。所制得的纳米棒直径为10nm，长度为50nm，纯度为97%。
[0049]实施例10
[0050](I)将1ml钛酸四正丁酯加入到68ml质量浓度为25%的三氟乙酸溶液中进行水解，其中钛酸四正丁酯:三氟乙酸的摩尔比为1: 5，室温剧烈搅拌I小时后，将得到的黄褐色溶液直接在空气中室温干燥，除去可挥发性副产物，得到可溶性干凝胶；
[0051 ] (2)将步骤⑴得到的0.5g的可溶性干凝胶溶于20mL水中，加入4.24gK3P04，使K3PO4浓度为lmol/L，然后将混合溶液放入聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜中，180°C水热反应24小时。反应结束后，将所得沉淀产物过滤、洗涤、干燥，即可得板钛矿二氧化钛纳米棒。所制得的纳米棒直径为40nm，长度为200nm，纯度为96%。
[0052]实施例11
[0053](I)将1ml钛酸四正丁酯加入到3.4ml质量浓度为75%的三氟乙酸溶液中进行水解，其中钛酸四正丁酯:三氟乙酸的摩尔比为1: 0.75，室温剧烈搅拌I小时后，将得到的黄褐色溶液直接在空气中室温干燥，除去可挥发性副产物，得到可溶性干凝胶；
[0054](2)将步骤⑴得到的0.5g的可溶性干凝胶溶于20mL水中，加入0.84gNaF，使NaF浓度为lmol/L，然后将混合溶液放入聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜中，230°C水热反应24小时。反应结束后，将所得沉淀产物过滤、洗涤、干燥，即可得板钛矿二氧化钛纳米棒。所制得的纳米棒直径为30nm，长度为lOOnm，纯度为98%。
【主权项】
1.一种高纯度板钛矿二氧化钛纳米棒的制备方法，其特征是，所述的制备方法包括以下步骤: (1)将钛酸酯加入到有机酸水溶液中进行水解，室温搅拌，将得到的产物直接在空气中室温干燥，除去可挥发性副产物，得到可溶性干凝胶； (2)将步骤(I)得到的可溶性干凝胶溶于水，加入无机盐水溶液，然后将混合溶液放入聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜中，进行水热反应。反应结束后，将所得沉淀产物过滤、洗涤、干燥，即可得板钛矿二氧化钛纳米棒。所制得的纳米棒直径为1nm?50nm，长度在50nm?300nm，纯度为95 %以上。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是:所述的钛酸酯选自钛酸四乙酯、钛酸四异丙酯、钛酸四正丁酯中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是:所述的有机酸水溶液的质量浓度为25%?75%。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是:钛酸酯与有机酸的摩尔比为1: 0.5?10。
5.根据权利要求1或3所述的制备方法，其特征是:所述的有机酸选自乳酸、柠檬酸、三氟乙酸、三氯乙酸中的一种。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是:所述的无机盐选自氯化钠、氟化钠、碳酸钠、硝酸钠、磷酸钠、氟化钾、碳酸钾、硝酸钾、氯化钾、磷酸钾中的一种。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是:所述的无机盐水溶液的浓度为0.5?5mol/L。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是:所述的水热反应温度为160?230°C，水热反应时间为10?48h。
【专利摘要】本发明涉及一种板钛矿二氧化钛纳米棒的制备方法。本发明是将钛酸酯在有机酸水溶液中进行水解，干燥得到可溶性干凝胶。然后，将可溶性干凝胶溶于水，加入无机盐水溶液，置于高压反应釜中进行水热反应，即可得到高纯度板钛矿二氧化钛纳米棒。本发明所述的制备方法操作简单、成本低廉，所制得的板钛矿二氧化钛纯度高，是一种具备大规模商业生产高纯度板钛矿纳米棒的制备方法。
【IPC分类】C01G23-053, B82Y40-00, B82Y30-00
【公开号】CN104760995
【申请号】CN201510110182
【发明人】孟祥福, 吕立贞, 刘秀云, 王苗苗
【申请人】首都师范大学
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年3月13日