纳米管制备技术的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及纳米材料制备方法，特别涉及一种常压下Au-T12纳米管制备技术。
【背景技术】
[0002]T12是一种重要的无机功能材料，因其具有活性高、稳定性好、无二次污染、对人体无害且价格便宜，在太阳能的储存与利用、光电转换、光致变色及光催化降解大气和水中的污染物等领域有广阔的应用。自1991年由Iijima发现碳纳米管以来，吸引了人们对纳米管材料研宄的极大兴趣。T12纳米管作为T12纳米材料的一种存在形式。管状结构的二氧化钛因其长径比以及纳米尺度的中空孔道，如果能在管中装入更小的无机、有机、金属或磁性纳米粒子组装成复合纳米材料，则1102纳米管的光电性能和催化活性将得到大大的改善。管径小于1nm的开口、中空T12纳米管还往往表现出显著的尺寸效应，以及纳米管比纳米膜具有更大的比表面积，因而具有较高的吸附能力，大大改善T12的光电、电磁及催化性能，进一步拓宽其在传感器、储氢材料、太阳能利用、光催化剂等领域应用。
[0003]T12纳米管的制备方法，主要有水热法和阳极氧化法两种方法。操作简单、成本低廉的水热合成法是目前制备T12纳米管最普遍的方法之一。水热法是指在高温下将T1 2纳米颗粒与碱液(通常选用廉价的NaOH溶液)进行反应得到钛酸盐，再经过离子交换以及焙烧从而制备1102纳米管的方法。据现有的文献报道:采用温和的水热法制备T12纳米管的方法无外乎就是在高压釜内将T12纳米颗粒与NaOH的水溶液进行混合，恒温数天，洗涤并煅烧钛酸盐沉淀，最终制得打02纳米管。
[0004]Hong Rui Peng等采用锐钛矿相T12纳米粒子与NaOH水溶液在更高的水热处理温度(>190°C)下合成反应，经500°C高温煅烧一小时，制得管径5-15nm、长度可达几百纳米至几微米的束状结构1102纳米管。梁建等将一定浓度的NaOH水溶液50ml与市售的T1 2粉体颗粒按一定的比例混合搅拌后，得到的白色悬浊液装入聚四氟乙烯内衬的高压釜中，将高压釜放入加热炉后，升温至130°C，进行为期2?3天的恒温水热处理。白色沉淀物用去离子水洗涤至中性，粉体在60°C烘干，即得到1102纳米管。Ming-deng Wei等将市售试剂Na2COjP锐钛矿1102以1:3的比例进行混合，于1000°C高温融熔2h，融块被置于30ml高压釜内并在140?170°C保温5?18天。再经过滤、洗涤以及60°C下干燥4h后得到1102纳米管广品。
[0005]本人使用碱熔-水热法，将AgNO3引入T1 2纳米管，制备了复合Ag-T1 2纳米管材料，并对其形貌和性能进行了研宄。本人于专利CN 101564688B中公开了一种Ag-Ti02m米管的制作方法，为了更进一步拓展该工艺用于其它材料的制备中，本人提出了更为详细的制备方案，以获取Au-T12纳米管复合材料。
【发明内容】
[0006]针对上述现状，本发明经过进一步的研宄，发明了一种Au-Ti02m米管的制作方法，对本人专利CN 101564688 B中的方法做出了改进和拓展应用。
[0007]本发明所述的1102纳米管是指一种主要有T12组成，具有二维结构的纳米尺寸物质。如果有除去1102以外其它物质构成其主要成分，称为复合纳米管。
[0008]碱熔是指在较高或高温的温度下，以碱性物质为熔剂，熔解熔质的一种操作。一般选用NaOH、NaCO3等为熔剂。熔质在该条件下通常形成碱性物质，遇水溶剂作用，形成氧化物、氢氧化物或碳酸盐沉淀。
[0009]水热法是指在密封的压力容器中，以水为溶剂，在高温高压的条件下进行的化学反应。
[0010]掺杂指在一种材料(基质)中，掺入一种或多种的、少量的含量其他元素或化合物，以使材料(基质)产生特定的电学、磁学和光学性能，从而具有实际应用价值或特定用途的过程称为掺杂。本申请书中提及的金属元素Au即为用于提高T12纳米管特性的掺杂元素。
[0011]为实现上述目的本发明的技术方案是:
[0012]一种常压下Au-Ti02m米管制备技术，其特征在于，包括如下步骤:
[0013]步骤一)常压下，将1102纳米粒子I份，NaOHS份和Au 3+0.1?0.5份置于坩祸内，充分混匀；
[0014]步骤二)将坩祸置于500?750°C的高温炉内熔融30分钟?60分钟后取出坩祸，然后冷却至室温形成碱熔熔块；
[0015]步骤三)将所述碱熔熔块放入聚四氟乙烯塑料烧杯里，加入适量的热蒸馏水溶解，蒸馏水加入量需保证溶液中NaOH的浓度不低于lOmol/L ；
[0016]步骤四)将聚四氟乙烯塑料烧杯盖上杯盖，置于干燥器内；
[0017]步骤五)将所述干燥器置于110?130°C烘箱内保温2?5天进行水热反应，得到沉淀物；
[0018]步骤六)取出聚四氟乙烯塑料烧杯冷却至室温，蒸馏水洗涤沉淀物至近中性；
[0019]步骤七)用体积比为2 %的HNCV冼涤沉淀物三遍以上；
[0020]步骤八)将沉淀物转移至玻璃烧杯内，将内装沉淀物的玻璃烧杯置于高温炉内，以5°C /min的升温速度从室温升至500°C，煅烧2小时，冷却至室温，研磨所得沉淀物，制得成品。
[0021]通过对本人专利CN 101564688 B的方法的改进，本发明提出一种较为优化、操作条件简便、材料制备效率更高以及性能优良可靠的复合Au-T12纳米管材料制备方法及其先关的多元复合纳米管材料，对专利CN 101564688 B的方法进行了改进和拓展应用。
[0022]在常压条件下制备复合纳米管与使用高压釜制备工艺相比，在相同的制备时间内，该工艺制备纳米管的长度大幅提高，将由几百纳米提高至几微米长度；制备相同长度纳米管，所需时间可以缩短近50% ;贵金属Au的加入时机以及添加量适宜，获得了性质稳定的复合纳米管，而且有效地提高该复合纳米材料的光催化特性不低于20%。由于在高温条件下(500?750°C)纳米颗粒1102与强碱已经形成钛酸盐，缩短了生成溶解性小的片状钛酸盐时间，与此同时加入掺杂元素Au，形成钛酸金的化合物，掺杂元素Au参与T12纳米管的晶格构成。研宄表明:在较低的水热反应温度110?130°C和较短的水热时间2?5天即可获得的二元复合Au-T12纳米管或多元复合纳米管，并且其稳定性和化学特性如光催化性有所提尚。【具体实施方式】:
[0023]实施例1
[0024]一种常压下Au-T12纳米管制备技术步骤如下:
[0025]步骤一)常压下，将1102纳米粒子I份，NaOHS份和Au 3+0.1份置于坩祸内，充分混匀；
[0026]步骤二)将坩祸置于750°C的高温炉内熔融30分钟后取出坩祸，然后冷却至室温形成碱熔熔块；
[0027]步骤三)将所述碱熔熔块放入聚四氟乙烯塑料烧杯里，加入适量的热蒸馏水溶解，蒸馏水加入量需保证溶液中NaOH的浓度不低于lOmol/L ；
[0028]步骤四)将聚四氟乙烯塑料烧杯盖上杯盖，置于干燥器内；
[0029]步骤五)将所述干燥器置于130°C烘箱内保温2天进行水热反应，得到沉淀物；
[0030]步骤六)取出聚四氟乙烯塑料烧杯冷却至室温，蒸馏水洗涤至近中性；
[0031 ] 步骤七)用体积比为2 %的HNCV冼涤三遍；
[0032]步骤八)将沉淀物转移至玻璃烧杯内，将内装沉淀物的玻璃烧杯置于高温炉内，以5°C /min的升温速度从室温升至500°C，煅烧2小时，冷却至室温，研磨所得沉淀物，制得成品。
[0033]所述Au3+得也可以在第五步水热反应时加入。
[0034]研宄表明:本方法获得的二元复合Au-Ti02m米管其稳定性和化学特性如光催化性有所提尚。可提尚该复合纳米材料的光催化特性不低于20%。
[0035]实施例2
[0036]一种常压下Au-T12纳米管制备技术步骤如下:
[0037]步骤一)常压下，将1102纳米粒子I份，NaOH 8份和Au 3+0.5份置于坩祸内，充分混匀；
[0038]步骤二 )将坩祸置于500°C的高温炉内熔融60分钟后取出坩祸，然后冷却至室温形成碱熔熔块；
[0039]步骤三)将所述碱熔熔块放入聚四氟乙烯塑料烧杯里，加入适量的热蒸馏水溶解，蒸馏水加入量需保证溶液中NaOH的浓度不低于lOmol/L ；
[0040]步骤四)将聚四氟乙烯塑料烧杯盖上杯盖，置于干燥器内；
[0041]步骤五)将所述干燥器置于110°C烘箱内保温5天进行水热反应，得到沉淀物；
[0042]步骤六)取出聚四氟乙烯塑料烧杯冷却至室温，蒸馏水洗涤至PH7.5;
[0043]步骤七)用体积比为2 %的HNCV冼涤五遍；
[0044]步骤八)将沉淀物转移至玻璃烧杯内，将内装沉淀物的玻璃烧杯置于高温炉内，以5°C /min的升温速度从室温升至500°C，煅烧2小时，冷却至室温，研磨所得沉淀物，制得成品。
[0045]研宄表明:本方法获得的多元复合Au-Ti02m米管其稳定性和化学特性如光催化性有所提尚。可提尚该复合纳米材料的光催化特性不低于20%。
[0046]以上所述实施例仅仅是本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
【主权项】
1.一种常压下Au-T1 2纳米管制备技术，其特征在于，包括如下步骤: 步骤一)常压下，将1102纳米粒子I份，Na0H8份和Au3+0.1?0.5份置于坩祸内，充分混匀； 步骤二 )将坩祸置于500?750°C的高温炉内熔融30分钟?60分钟后取出坩祸，然后冷却至室温形成碱熔熔块； 步骤三)将所述碱熔熔块放入聚四氟乙烯塑料烧杯里，加入适量的热蒸馏水溶解，蒸馏水加入量需保证溶液中NaOH的浓度不低于lOmol/L ； 步骤四)将聚四氟乙烯塑料烧杯盖上杯盖，置于干燥器内； 步骤五)将所述干燥器置于110?130°C烘箱内保温2?5天进行水热反应，得到沉淀物； 步骤六)取出聚四氟乙烯塑料烧杯冷却至室温，蒸馏水洗涤沉淀物至近中性； 步骤七)用体积比为2%的HNCV冼涤沉淀物三遍以上； 步骤八)将沉淀物转移至玻璃烧杯内，将内装沉淀物的玻璃烧杯置于高温炉内，以50C /min的升温速度从室温升至500°C，煅烧2小时，冷却至室温，研磨所得沉淀物，制得成品O
【专利摘要】本发明公开了一种常压下Au-TiO2纳米管制备技术，步骤如下：将TiO2纳米粒子1份，NaOH8份和Au3+0.1～0.5份置于坩埚内，充分混匀；将坩埚置于500～750℃的高温炉内熔融20分钟～60分钟后取出坩埚，然后冷却至室温形成碱熔熔块；将所述碱熔熔块放入聚四氟乙烯塑料烧杯里，加入适量的热蒸馏水溶解，蒸馏水加入量需保证溶液中NaOH的浓度不低于10mol/L；将烧杯盖上杯盖，置于干燥器内；将所述干燥器置于110～130℃烘箱内保温2～5天进行水热反应，得到沉淀物；取出烧杯冷却至室温，蒸馏水洗涤至近中性；用体积比为2％的HNO3洗涤三遍以上；将沉淀物转移至玻璃烧杯内，将内装沉淀物的玻璃烧杯置于高温炉内，以5℃/min的升温速度从室温升至500℃，煅烧2小时，冷却至室温，研磨所得沉淀物制得成品。本发明对纳米管的制作方法做出了改进和拓展。
【IPC分类】B82Y30-00, B82Y40-00, B01J23-52
【公开号】CN104689815
【申请号】CN201510081727
【发明人】李静玲, 翁晴, 陈荣国, 余巧莺, 余根鼎, 曹小霞
【申请人】福建工程学院
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2015年2月15日