為IeSm2g'將制備的核殼結(jié)構(gòu)二氧化鈦粉末制成鋰離子電池負(fù)極片，充放電電壓范圍為1.0V-3.0V，測(cè)得該實(shí)施例中所得材料的電化學(xué)性能如圖5所示，分別以倍率0.2C、0.5C、1C、2C、5C、1C充放電，比容量可達(dá) 380、240、223、193、148、106mAhg'
[0042]由圖1、2、3可看出，在表面活性劑(四乙烯五胺)作用下，可制備出納米片構(gòu)筑的核殼結(jié)構(gòu)二氧化鈦。該電極材料的“核-空腔-殼”結(jié)構(gòu)、高比表面積以及納米片結(jié)構(gòu)，為鋰離子的嵌入提供了足夠多的活性位點(diǎn)，并利于鋰離子和電子的迀移，特殊的“核-空腔-殼”結(jié)構(gòu)可存儲(chǔ)電解液以及緩解電化學(xué)過(guò)程中的體積膨脹，從而使得電極材料具有優(yōu)異的充放電比容量、倍率性能以及循環(huán)性能。
[0043]實(shí)施例2
[0044]將0.03mL四乙烯五胺加入到84mL異丙醇中，攪拌均勻，再將3mL鈦酸四異丙酯加入到上述溶液中，攪拌30分鐘。將上述溶液轉(zhuǎn)移至150mL反應(yīng)釜中，于200°C下反應(yīng)24小時(shí)。然后將所得產(chǎn)物用乙醇清洗，離心，干燥，400°C焙燒2小時(shí)，即可得到納米片構(gòu)筑的核殼結(jié)構(gòu)二氧化鈦。
[0045]實(shí)施例3
[0046]將0.06mL四乙烯五胺加入到84mL異丙醇中，攪拌均勻，再將3mL鈦酸四異丙酯加入到上述溶液中，攪拌30分鐘。將上述溶液轉(zhuǎn)移至150mL反應(yīng)釜中，于200°C下反應(yīng)24小時(shí)。然后將所得產(chǎn)物用乙醇清洗、離心、干燥、400°C焙燒2小時(shí)，即可得到納米片構(gòu)筑的核殼結(jié)構(gòu)二氧化鈦。
[0047]實(shí)施例4
[0048]將0.09mL四乙烯五胺加入到84mL異丙醇中，攪拌均勻，再將3mL鈦酸四異丙酯加入到上述溶液中，攪拌30分鐘。將上述溶液轉(zhuǎn)移至150mL反應(yīng)釜中，于200°C下反應(yīng)24小時(shí)。然后將所得產(chǎn)物用乙醇清洗、離心、干燥、400°C焙燒2小時(shí)，即可得到納米片構(gòu)筑的核殼結(jié)構(gòu)二氧化鈦。
[0049]實(shí)施例5
[0050]將0.15mL四乙烯五胺加入到84mL異丙醇中，攪拌均勻，再將3mL鈦酸四異丙酯加入到上述溶液中，攪拌30分鐘。將上述溶液轉(zhuǎn)移至150mL反應(yīng)釜中，于200°C下反應(yīng)24小時(shí)。然后將所得產(chǎn)物用乙醇清洗、離心、干燥、400°C焙燒2小時(shí)，即可得到納米片構(gòu)筑的核殼結(jié)構(gòu)二氧化鈦。
[0051]實(shí)施例6
[0052]取200mg實(shí)施例1制備的核殼結(jié)構(gòu)二氧化鈦材料，加入裝有20mL的0.025mg/mL的氯鉑酸水溶液，超聲分散5分鐘，攪拌30分鐘。向上述溶液中加入2mL新鮮的2mg/mL的硼氫化鈉溶液，攪拌2小時(shí)。然后，再次加入2mL的2mg/mL的硼氫化鈉溶液，攪拌10小時(shí)。產(chǎn)物經(jīng)去離子水、乙醇清洗，離心，60°C干燥，即可制得核殼結(jié)構(gòu)二氧化鈦/Pt。在該復(fù)合材料中，Pt均勻分散在核殼結(jié)構(gòu)二氧化鈦上。
[0053]取80mg的核殼結(jié)構(gòu)二氧化鈦/Pt復(fù)合材料，分散于80mL的水溶液(含30mL甲醇)中，避光攪拌30分鐘。光照前，將整個(gè)光解水裝置抽真空，相對(duì)真空度達(dá)到-lOOkPa，反應(yīng)裝置溫度維持在15°C左右，以300W氙燈為光源，采用頂端照射模式。實(shí)施例6制備的核殼結(jié)構(gòu)二氧化鈦/Pt復(fù)合材料具有優(yōu)良的光解水產(chǎn)氫效率(如圖11所示)，可達(dá)到19323 μ moIg:h 1O
[0054]實(shí)施例7
[0055]取200mg實(shí)施例1制備的核殼結(jié)構(gòu)二氧化鈦材料，加入裝有20mL的0.05mg/mL的氯鉑酸水溶液，超聲分散5分鐘，攪拌30分鐘。向上述溶液中加入2mL新鮮的2mg/mL的硼氫化鈉溶液，攪拌2小時(shí)。然后，再次加入2mL的2mg/mL的硼氫化鈉溶液，攪拌10小時(shí)。產(chǎn)物經(jīng)去離子水、乙醇清洗，離心，60°C干燥，即可制得核殼結(jié)構(gòu)二氧化鈦/Pt。在該體系中，Pt均勻分散在二氧化鈦納米片上。實(shí)施例7制備的核殼結(jié)構(gòu)二氧化鈦/Pt催化劑具有優(yōu)良的光解水產(chǎn)氫性能(如圖11所示)，可達(dá)到10586 ymolg-V1 ο
[0056]實(shí)施例8
[0057]取200mg實(shí)施例1制備的核殼結(jié)構(gòu)二氧化鈦材料，加入裝有20mL的0.lmg/mL的氯鉑酸水溶液，超聲分散5分鐘，攪拌30分鐘。向上述溶液中加入2mL新鮮的2mg/mL的硼氫化鈉溶液，攪拌2小時(shí)。然后，再次加入2mL的2mg/mL的硼氫化鈉溶液，攪拌10小時(shí)。產(chǎn)物經(jīng)去離子水、乙醇清洗，離心，60°C干燥，即可制得核殼結(jié)構(gòu)二氧化鈦/Pt。在該體系中，Pt均勻分散在二氧化鈦納米片上。實(shí)施例8制備的核殼結(jié)構(gòu)二氧化鈦/Pt催化劑具有優(yōu)良的光解水產(chǎn)氫性能(如圖11所示)，可達(dá)到22678 ymolg-lh-l。
[0058]需要說(shuō)明的是，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍 αφ
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【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種納米片構(gòu)筑的核殼結(jié)構(gòu)二氧化鈦，其特征在于，所述納米片構(gòu)筑的核殼結(jié)構(gòu)二氧化鈦包括外殼及內(nèi)核，所述外殼和內(nèi)核之間具有空腔，所述核殼結(jié)構(gòu)二氧化鈦的直徑為800?1500nm，所述內(nèi)核的寬度在300?500nm，所述外殼的厚度為200?300nm，所述外殼是由大量納米薄片自組裝而形成，納米薄片的厚度在2?5nm，晶型為銳鈦礦相。
2.—種納米片構(gòu)筑的核殼結(jié)構(gòu)二氧化鈦的制備方法，其特征在于，其包括以下步驟: 1)將表面活性劑加入異丙醇中，攪拌均勻； 2)向上述溶液中加入鈦源，攪拌10?60分鐘，所述鈦源和異丙醇之比為1:10?1:40，所述表面活性劑和鈦源體積之比為0.01:3?0.3:3 ; 3)將溶液轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，在180?220°C烘箱中，恒溫放置3?48小時(shí)； 4)冷卻至室溫，樣品經(jīng)乙醇反復(fù)洗滌、離心、干燥、焙燒，即可得到納米片構(gòu)筑的核殼結(jié)構(gòu)二氧化鈦。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的納米片構(gòu)筑的核殼結(jié)構(gòu)二氧化鈦的制備方法，其特征在于，所述鈦源為鈦酸四異丙酯、鈦酸四丁酯或鈦酸四乙酯中的一種或兩種以上的混合溶液。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的納米片構(gòu)筑的核殼結(jié)構(gòu)二氧化鈦的制備方法，其特征在于，所述表面活性劑為四乙烯五胺。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的納米片構(gòu)筑的核殼結(jié)構(gòu)二氧化鈦的制備方法，其特征在于，所述表面活性劑和鈦源體積之比為0.01:3?0.2:3。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的納米片構(gòu)筑的核殼結(jié)構(gòu)二氧化鈦的制備方法，其特征在于，所述焙燒溫度為400 °C，焙燒時(shí)間為2?4h。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米片構(gòu)筑的核殼結(jié)構(gòu)二氧化鈦在鋰離子電池負(fù)極材料領(lǐng)域的應(yīng)用。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米片構(gòu)筑的核殼結(jié)構(gòu)二氧化鈦在光催化領(lǐng)域中的應(yīng)用。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種納米片構(gòu)筑的核殼結(jié)構(gòu)二氧化鈦及其制備方法與應(yīng)用。所述納米片構(gòu)筑的核殼結(jié)構(gòu)二氧化鈦包括外殼及內(nèi)核，所述外殼和內(nèi)核之間具有空腔，所述核殼結(jié)構(gòu)二氧化鈦的直徑為800～1500nm，所述內(nèi)核的寬度在300～500nm，所述外殼的厚度為200～300nm，所述外殼是由大量納米薄片自組裝而形成，納米薄片的厚度在2～5nm，晶型為銳鈦礦相。本發(fā)明采用溶劑熱法，實(shí)現(xiàn)一鍋法合成核殼結(jié)構(gòu)二氧化鈦。該材料可應(yīng)用于鋰離子電池負(fù)極材料，具有充放電比容量高、倍率性能好、循環(huán)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，其特殊的結(jié)構(gòu)可增強(qiáng)光的吸收和使用，提高光催化活性，可用于光催化、光解水產(chǎn)氫、染料敏化太陽(yáng)能電池等領(lǐng)域。
【IPC分類】B82Y40-00, C01G23-053, B82Y30-00
【公開號(hào)】CN104860348
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510193392
【發(fā)明人】李昱, 金俊, 黃紹專, 王超, 劉婧, 朱瑞威, 王洪恩, 吳旻, 陳麗華, 蘇寶連
【申請(qǐng)人】武漢理工大學(xué)
【公開日】2015年8月26日
【申請(qǐng)日】2015年4月22日