專利名稱：微乳液溶劑熱合成類單分散二氧化鈦納米晶制備方法
技術領域：
本發明涉及半導體材料領域，尤其涉及一種微乳液溶劑熱合成類單分散二氧化鈦
納米晶制備方法。
背景技術：
二氧化鈦作為一種重要的半導體氧化物，由于其呈白色、無毒、具有良好的熱穩定 性已經廣泛用于涂料、添加劑、光電池、氣敏傳感器和光催化領域。 近十年來人們對納米二氧化鈦的研究與越來越廣泛。合成納米二氧化鈦的方法 主要有以下幾種溶膠凝膠法、微乳液法、水熱法、溶劑熱法、直接氧化法和化學氣相沉積 法等等，近些年來一種新的納米顆粒的合成方法微乳液溶劑熱法已經被廣泛用來合成新 的納米材料，該種方法能夠克服微乳液法在低溫合成中納米晶晶化效果差的缺點，同時能 夠解決溶劑熱合成納米晶尺寸控制困難的問題。Chung-Hsin Lu(Journal of Hazardous Materials 154 (2008) 649-654)等通過一種微乳液中間體合成納米二氧化鈦粉末，但是目 前采用微乳液溶劑熱法所制得的納米二氧化鈦的粒徑大都是超過15nm的，而且分散性較 差，而采用微乳液溶劑熱法合成接近10nm的單分散二氧化鈦納米晶卻顯有報導。
發明內容
本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種微乳液溶劑熱合成類單分散二氧 化鈦納米晶制備方法。 微乳液溶劑熱合成類單分散二氧化鈦納米晶制備方法包括如下步驟
1)將1 10ml碳酸四丁酯加入到10 20ml油酸中室溫下均勻攪拌1 2小時；
2)滴加2 6ml去離子水，室溫下均勻攪拌1 2小時，得到微乳液前驅體；
3)將微乳液前軀體移入不銹鋼反應釜內密封加熱，反應溫度為240 320°C ，反應 時間為2-8小時，水浴冷卻到室溫； 4)將反應產物先用乙醇離心洗滌1 2次，然后用正己烷離心洗滌1 2次；
5)室溫下干燥24 48小時，獲得單分散二氧化鈦納米晶。
本發明與現有技術相比具有的有益效果 1)制備的二氧化鈦納米晶為典型的銳鈦礦結構，具有良好的分散性，而且尺寸較 為均勻，粒徑分布小。同時通過控制工藝條件可以實現類球狀和菱形兩種晶形的合成。
2)本工藝采用油酸作為反應溶劑兼表面活性劑，克服了微乳液溶劑熱合成納米晶 在高溫下破乳造成的顆粒團聚長大的問題。 3)制得的納米二氧化鈦結晶性良好，無需進一步熱處理，進而降低了能耗。
4)采用的是溶劑熱過程，工藝簡單，成本低，重復性好，適于大規模工業化生產。
圖1為實施例1通過微乳液溶劑熱合成類單分散二氧化鈦納米晶的X射線衍射
3圖；
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昭片.
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圖2為實施例1通過微乳液溶劑熱合成類單分散二氧化鈦納米晶的透射電鏡照 圖3為實施例2通過微乳液溶劑熱合成類單分散二氧化鈦納米晶的X射線衍射 圖4為實施例2通過微乳液溶劑熱法獲得的單分散二氧化鈦納米晶的透射電鏡照 圖5為實施例3通過微乳液溶劑熱法獲得的單分散二氧化鈦納米晶的X射線衍射 圖6為實施例3通過微乳液溶劑熱法獲得的單分散二氧化鈦納米晶的透射電鏡照 圖7為實施例4通過微乳液溶劑熱法獲得的單分散二氧化鈦納米晶的X射線衍射 圖8為實施例4通過微乳液溶劑熱法獲得的單分散二氧化鈦納米晶的透射電鏡照 圖9為實施例5通過微乳液溶劑熱法獲得的單分散二氧化鈦納米晶的X射線衍射 圖10為實施例5通過微乳液溶劑熱法獲得的單分散二氧化鈦納米晶的透射電鏡 圖11為實施例6通過微乳液溶劑熱法獲得的單分散二氧化鈦納米晶的X射線衍 圖12為實施例6通過微乳液溶劑熱法獲得的單分散二氧化鈦納米晶的透射電鏡 圖13為實施例7通過微乳液溶劑熱法獲得的單分散二氧化鈦納米晶的X射線衍 圖14為實施例7通過微乳液溶劑熱法獲得的單分散二氧化鈦納米晶的透射電鏡
具體實施方式
實施例1 準確量取lOmL油酸置于圓底燒瓶中，然后向其中加入2mi碳酸丁酯，在室溫下均 勻攪拌lh制備成混合溶液，量取2ml去離子水逐滴加入上述混合溶液中，攪拌反應lh。然 后將反應前軀體溶液移入180ml的不銹鋼反應釜內，密封好后將整個反應釜移入烘箱中， 反應溫度為30(TC，時間0. 5h，待反應完畢后水浴冷卻到室溫，將反應產物用乙醇和正己烷 離心洗滌2次，洗滌過的產物放入烘箱，室溫下干燥24小時，獲得產品保存。圖1為產物的 X射線衍射圖，該圖表明所得產物為典型的銳鈦礦結構。圖2是產物的透射電鏡照片，可見 所得二氧化鈦納米晶為棒和球狀，直徑約為llnm。
實施例2 準確量取15mL油酸置于圓底燒瓶中，然后向其中加入5ml碳酸丁酯，在室溫下均
4勻攪拌lh制備成混合溶液，量取4ml去離子水逐滴加入上述混合溶液中，攪拌反應lh。然 后將反應前軀體溶液移入180ml的不銹鋼反應釜內，密封好后將整個反應釜移入烘箱中， 反應溫度為30(TC，時間lh，待反應完畢后水浴冷卻到室溫，將反應產物用乙醇和正己烷離 心洗滌2次，洗滌過的產物放入烘箱，室溫下干燥24小時，獲得產品保存。圖3為產物的X 射線衍射圖，該圖表明所得產物為典型的氧化鈦銳鈦礦結構，衍射峰明顯寬化。圖4是產物 的透射電鏡照片，可見所得納米晶為類球狀，平均直徑為llnm。
實施例3 準確量取20mL油酸置于圓底燒瓶中，然后向其中加入5ml碳酸丁酯，在室溫下均 勻攪拌lh制備成混合溶液，量取6ml去離子水逐滴加入上述混合溶液中，攪拌反應lh。然 后將反應前軀體溶液移入180ml的不銹鋼反應釜內，密封好后將整個反應釜移入烘箱中， 反應溫度為30(TC，時間2h，待反應完畢后水浴冷卻到室溫，將反應產物用乙醇和正己烷離 心洗滌2次，洗滌過的產物放入烘箱，室溫下干燥24小時，獲得產品保存。圖5為產物的X 射線衍射圖，該圖表明所得產物為典型的氧化鈦銳鈦礦結構，衍射峰明顯寬化。圖6是產物 的透射電鏡照片，可見所得氧化鈦納米晶為類球狀，平均直徑為12nm。
實施例4 準確量取15mL油酸置于圓底燒瓶中，然后向其中加入10ml碳酸丁酯，在室溫下均 勻攪拌2h制備成混合溶液，量取2ml去離子水逐滴加入上述混合溶液中，攪拌反應2h。然 后將反應前軀體溶液移入180ml的不銹鋼反應釜內，密封好后將整個反應釜移入烘箱中， 反應溫度為24(TC，時間4h，待反應完畢后水浴冷卻到室溫，將反應產物用乙醇和正己烷離 心洗滌3次，洗滌過的產物放入烘箱，室溫下干燥24小時，獲得產品保存。圖7為產物的X 射線衍射圖，該圖表明所得產物為典型的氧化鈦銳鈦礦結構，衍射峰明顯寬化。圖8是產物 的透射電鏡照片，可見所得為不規則多邊方形，平均粒徑12nm。
實施例5 準確量取10mL油酸置于圓底燒瓶中，然后向其中加入6ml碳酸丁酯，在室溫下均 勻攪拌2h制備成混合溶液，量取5ml去離子水逐滴加入上述混合溶液中，攪拌反應2h。然 后將反應前軀體溶液移入180ml的不銹鋼反應釜內，密封好后將整個反應釜移入烘箱中， 反應溫度為27(TC，時間8h，待反應完畢后水浴冷卻到室溫，將反應產物用乙醇和正己烷離 心洗滌3次，洗滌過的產物放入烘箱，室溫下干燥48小時，獲得產品保存。圖9為產物的X 射線衍射圖，該圖表明所得產物為典型的氧化鈦銳鈦礦結構，衍射峰明顯寬化。圖10是產 物的透射電鏡照片，可見所得氧化鈦為類菱形形狀，粒徑分布范圍較寬，平均粒徑15nm。
實施例6 將lml碳酸四丁酯加入到10ml油酸中室溫下均勻攪拌1小時；滴加2ml去離子 水，室溫下均勻攪拌1小時，得到微乳液前驅體；將微乳液前軀體移入不銹鋼反應釜內密封 加熱，反應溫度為240°C ，反應時間為2小時，水浴冷卻到室溫；將反應產物先用乙醇離心洗 滌1次，然后用正己烷離心洗滌1次；室溫下干燥24小時，獲得單分散二氧化鈦納米晶。
實施例7 將10ml碳酸四丁酯加入到20ml油酸中室溫下均勻攪拌2小時；滴加6ml去離子 水，室溫下均勻攪拌2小時，得到微乳液前驅體；將微乳液前軀體移入不銹鋼反應釜內密封 加熱，反應溫度為320°C ，反應時間為8小時，水浴冷卻到室溫；將反應產物先用乙醇離心洗滌2次，然后用正己烷離心洗滌2次；室溫下干燥48小時，獲得單分散二氧化鈦納米晶,
權利要求
一種微乳液溶劑熱合成類單分散二氧化鈦納米晶制備方法，其特征在于包括如下步驟1)將1～10ml碳酸四丁酯加入到10～20ml油酸中室溫下均勻攪拌1～2小時；2)滴加2～6ml去離子水，室溫下均勻攪拌1～2小時，得到微乳液前驅體；3)將微乳液前軀體移入不銹鋼反應釜內密封加熱，反應溫度為240～320℃，反應時間為2～8小時，水浴冷卻到室溫；4)將反應產物先用乙醇離心洗滌1～2次，然后用正己烷離心洗滌1～2次；5)室溫下干燥24～48小時，獲得單分散二氧化鈦納米晶。
全文摘要
本發明公開了一種微乳液溶劑熱合成類單分散二氧化鈦納米晶制備方法。它包括如下步驟1)將1～10ml碳酸四丁酯加入到10～20ml油酸中室溫下均勻攪拌1～2小時；2)滴加2～6ml去離子水，室溫下均勻攪拌1～2小時，得到微乳液前驅體；3)將微乳液前軀體移入不銹鋼反應釜內密封加熱，反應溫度為240～320℃，反應時間為2-8小時，水浴冷卻到室溫；4)將反應產物先用乙醇離心洗滌1～2次，然后用正己烷離心洗滌1～2次；5)室溫下干燥24～48小時，獲得單分散二氧化鈦納米晶。本發明具有工藝簡單、生產周期短、成本低及產量大適合大規模生產等特點。
文檔編號C01G23/053GK101759228SQ20101003964
公開日2010年6月30日 申請日期2010年1月12日 優先權日2010年1月12日
發明者俞中平, 劉博 , 葉波, 孔偉, 王智宇, 石欣超, 翁晶晶 申請人:浙江大學