專利名稱：一種貴重金屬/一維二氧化鈦納米結(jié)構(gòu)復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種貴重金屬/一維二氧化鈦納米結(jié)構(gòu)復(fù)合材料及其制備方法，屬于無機(jī)納 米材料制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
自從1991年日本學(xué)者飯島澄男發(fā)現(xiàn)碳納米管以來， 一維納米材料引起了人們的廣泛 關(guān)注。 一維納米結(jié)構(gòu)材料，包括納米棒、納米線、納米帶和納米管等，不僅為我們研究電 子傳輸、機(jī)械性能等與材料的尺寸及維數(shù)的關(guān)系提供了一個理想的模型，而且在納米尺度 電子及光電器件的構(gòu)建中扮演著極其重要的角色。對低維納米材料的研究，特別是一維或 準(zhǔn)一維納米材料的研究，被認(rèn)為是研究其他低維材料的基礎(chǔ)。 一維納米材料所具有的許多 特有性能已經(jīng)被相繼發(fā)現(xiàn)和報道，這其中包括超強(qiáng)的機(jī)械韌性、極高的熒光效率、熱電性 能的增強(qiáng)以及激光發(fā)射閃值的降低等。二氧化鈦作為一種具有多種功能特性半導(dǎo)體材料，在電子、光催化、光電轉(zhuǎn)換、氣敏 和生物傳感器方面、太陽能電池等都有重要用途。近年來，人們采用不同的方法合成了一 維二氧化鈦納米結(jié)構(gòu)，例如水熱/溶劑熱法、模板法、化學(xué)氣相沉積法、溶膠-凝膠法、 電化學(xué)沉積法以及微波法。相比于二氧化鈦納米顆粒， 一維二氧化鈦納米結(jié)構(gòu)具備更廣闊 的應(yīng)用前景。納米尺度貴重金屬(例如納米Au、 Ag、 Pt、 Pd等)以它獨特的光學(xué)、電學(xué)和催化 性質(zhì)以及在生物領(lǐng)域的應(yīng)用潛力,受到人們越來越多的關(guān)注。納米貴重金屬/一維二氧化鈦 納米結(jié)構(gòu)的復(fù)合可以明顯提高二氧化鈦的光催化性能，作為載體的一維二氧化鈦納米結(jié) 構(gòu)，也可以提高貴重金屬在催化領(lǐng)域的應(yīng)用。另外貴重金屬在氧化鈦的表面沉積形成等離 子激元，將在太陽能電池方面有潛在的應(yīng)用前景。目前有關(guān)納米貴重金屬的制備主要是利 用可溶性金屬鹽采用化學(xué)還原的方法制得。而其制備過程中，往往涉及到有機(jī)表面活性劑、 還原劑等添加劑。發(fā)明內(nèi)容針對目前的研究現(xiàn)狀，本發(fā)明提供一種不需要任何表面活性劑，工藝簡單的貴重金屬 /一維二氧化鈦納米結(jié)構(gòu)復(fù)合材料及其制備方法。二氧化鈦是一種優(yōu)良的光催化劑，在一定波長光的照射下，價帶上的電子就會躍遷到 導(dǎo)帶上，從而在價帶上面形成空穴(h+)，在導(dǎo)帶上形成電子(e.)?？昭ㄊ且环N強(qiáng)氧化劑， 而電子就是一種優(yōu)良的還原劑。這種光催化還原技術(shù)導(dǎo)帶電子的還原性，將貴重金屬離子 還原成零價金屬，并且沉積到二氧化鈦的表面。一種貴重金屬/一維二氧化鈦納米結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，其主要組分為一維二氧化鈦納米材料 和納米貴重金屬粒子。一種貴重金屬/一維二氧化鈦納米結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的制備方法，具體制備工藝步驟如下-1) 將0.01 0.1g—維二氧化鈦納米材料分散在10 100ml水或者乙醇中，形成一維 納米材料懸浮液；2) 向上述一維二氧化鈦納米材料懸浮液中加入可溶性貴重金屬鹽，形成0.001 0.1M貴重金屬鹽溶液；3) 將步驟2)中所得到混合溶液放置在紫外燈或者高壓滎燈或者日光燈下照射1 30min;4) 將步驟3)中所得到產(chǎn)品，離心、洗滌即可以到貴重金屬/一維二氧化鈦納米結(jié)構(gòu) 復(fù)合材料。步驟l)中所述的一維二氧化鈦納米材料是二氧化鈦納米線、二氧化鈦納米管、二氧 化鈦納米帶、二氧化鈦納米棒、離子摻雜二氧化鈦納米線、離子摻雜二氧化鈦納米管、離 子摻雜二氧化鈦納米帶或離子摻雜二氧化鈦納米棒。步驟2)中所述的可溶性貴重金屬鹽是硝酸銀或氯金酸或硝酸金或氯鉑酸或硝酸鉑或 氯化鈀或硝酸鈀。步驟4)中得到的貴重金屬/一維二氧化鈦納米結(jié)構(gòu)復(fù)合材料是銀/二氧化鈦或金/二氧 化釹或鉑/二氧化鈦或鈀/二氧化鈦以及任意兩種或者兩種以上合金/一維二氧化鈦納米結(jié)構(gòu) 復(fù)合材料。利用這種方法制備貴重金屬/一維二氧化鈦納米結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的方法，制備工藝簡單， 不需要任何外加添加劑，表面活性劑。因此用此種方法制備的復(fù)合材料表面潔凈無污染。 此復(fù)合材料可以在光催化、催化以及太陽能電池等領(lǐng)域廣泛的應(yīng)用。本發(fā)明涉及一種貴重金屬/納米帶復(fù)合材料的制備方法，還適用于其他一些半導(dǎo)體氧 化物納米帶與貴重金屬的復(fù)合。


圖1是二氧化鈦(Ti02)納米帶的XRD圖譜。 圖2是典型二氧化鈦納米帶的掃描電鏡(SEM)照片 圖3是納米銀(Ag) /二氧化鈦(Ti02)掃描電鏡(SEM)照片。 圖4是納米金(Au) /二氧化鈦(Ti02)掃描電鏡(SEM)照片。
具體實施方式
實施例h將0.17g硝酸銀溶解在IO毫升去離子水中，然后加入0.01g二氧化鈦納米帶,形成納米 帶硝酸銀懸浮液；將所得到混合溶液在20瓦紫外燈照射lmin，最后離心、洗滌即可得到 銀/二氧化鈦納米帶復(fù)合材料。實施例2:將0.017g硝酸銀溶解在IO毫升去離子水中，然后加入0.01g二氧化鈦納米帶，形成納 米帶硝酸銀懸浮液；將所得到混合溶液在20瓦紫外燈照射lmin.最后離心、洗滌即可得到 銀/二氧化鈦納米帶復(fù)合材料。實施例3:將0.034g硝酸銀溶解在IO毫升去離子水中，然后加入0.01g二氧化鈦納米帶,形成納 米帶硝酸銀懸浮液；將所得到混合溶液在20瓦紫外燈照射lmin,最后離心、洗滌即可得 到銀/二氧化鈦納米帶復(fù)合材料。實施例4:將0.017g硝酸銀溶解在10毫升乙醇中，然后加入O.Olg 二氧化鈦納米帶，形成納米帶 硝酸銀懸浮液；將所得到混合溶液在20瓦紫外燈照射lmin，最后離心、洗滌即可得到銀/ 二氧化鈦納米帶復(fù)合材料。實施例5:將0.017g硝酸銀溶解在IO毫升乙醇中，然后加入0.05g 二氧化鈦納米帶,形成納米帶 硝酸銀懸浮液；將所得到混合溶液在20瓦紫外燈照射lmin，最后離心、洗滌即可得到銀/ 二氧化鈦納米帶復(fù)合材料。實施例6:將0.017g硝酸銀溶解在IO毫升乙醇中，然后加入0.1g二氧化鈦納米帶,形成納米帶硝 酸銀懸浮液；將所得到混合溶液在20瓦紫外燈照射lmin，最后離心、洗滌即可得到銀/二 氧化鈦納米帶復(fù)合材料。實施例7:將0.017g硝酸銀溶解在IO毫升乙醇中，然后加入O.Olg 二氧化鈦納米帶,形成納米帶 硝酸銀懸浮液；將所得到混合溶液在20瓦紫外燈照射101^11.最后離心、洗滌即可得到銀/ 二氧化鈦納米帶復(fù)合材料。實施例8:將0.017g硝酸銀溶解在10毫升乙醇中，然后加入O.Olg 二氧化鈦納米帶,形成納米帶 硝酸銀懸浮液；將所得到混合溶液在20瓦紫外燈照射30min，最后離心、洗滌即可得到銀 /二氧化鈦納米帶復(fù)合材料。實施例9:將0.105g硝酸銀溶解在50毫升乙醇中，然后加入0.05g 二氧化鈦納米帶,形成納米帶 硝酸銀懸浮液；將所得到混合溶液在20瓦紫外燈照射5min，最后離心、洗滌即可得到銀/ 二氧化鈦納米帶復(fù)合材料。實施例10:將0.105g硝酸銀溶解在IOO毫升乙醇中，然后加入O.l g二氧化鈦納米帶,形成納米帶 硝酸銀懸浮液；將所得到混合溶液在20瓦紫外燈照射2min，最后離心、洗滌即可得到銀/ 二氧化鈦納米帶復(fù)合材料。實施例11:將0.017g硝酸銀溶解在10毫升去離子水中，然后加入O.Olg 二氧化鈦納米帶,形成納 米帶硝酸銀懸浮液；將所得到混合溶液在高壓汞燈下照射lmin,最后離心、洗滌即可得到 銀/二氧化鈦納米帶復(fù)合材料。實施例12:向IO毫升O.OIM氯金酸水溶液中，加入0.01g二氧化鈦納米帶,形成納米帶懸浮液； 將所得到混合溶液在紫外燈下照射10min，最后離心、洗滌即可得到金/二氧化鈦納米帶復(fù) 合材料。實施例13:向10毫升0.05M氯金酸水溶液中，加入0.01g二氧化鈦納米帶,形成納米帶懸浮液； 將所得到混合溶液在紫外燈下照射lOmin.最后離心、洗滌即可得到金/二氧化鈦納米帶復(fù)合 材料。實施例13:向10毫升0.05M氯金酸乙醇溶液中，加入0.01g二氧化鈦納米帶,形成納米帶懸浮液； 將所得到混合溶液在紫外燈下照射10min,最后離心、洗滌即可得到金/二氧化鈦納米帶復(fù) 合材料。實施例14:向10毫升0.05M硝酸金水溶液中，加入0.01g二氧化鈦納米帶,形成納米帶懸浮液； 將所得到混合溶液在紫外燈下照射10min。最后離心、洗滌即可得到金/二氧化鈦納米帶復(fù) 合材料。實施例15:向10毫升0.05M氯鉑酸水溶液中，加入0.01g二氧化鈦納米帶,形成納米帶懸浮液； 將所得到混合溶液在紫外燈下照射10min，最后離心、洗滌即可得到鉑/二氧化鈦納米帶復(fù) 合材料。實施例16:向10毫升0.05M硝酸鉑水溶液中，加入O.Olg 二氧化鈦納米帶，形成納米帶懸浮液； 將所得到混合溶液在紫外燈下照射10min，最后離心、洗滌即可得到鉑/二氧化鈦納米帶復(fù)合材料。實施例17:向10毫升0.05M硝酸鈀水溶液中，加入0.01g二氧化鈦納米帶,形成納米帶懸浮液； 將所得到混合溶液在紫外燈下照射10min，最后離心、洗滌即可得到鈀/二氧化鈦納米帶復(fù) 合材料。實施例18:向10毫升0.05M氯化鈀水溶液中，加入0.01g二氧化鈦納米帶，形成納米帶懸浮液； 將所得到混合溶液在紫外燈下照射lOmin.最后離心、洗漆即可得到鈀/二氧化鈦納米帶復(fù)合 材料。實施例19:將0.17g硝酸銀溶解在IO毫升去離子水中，然后加入0.01g二氧化鈦納米管，形成納米 管硝酸銀懸浮液；將所得到混合溶液在20瓦紫外燈照射lmin，最后離心、洗滌即可得到 銀/二氧化鈦納米管復(fù)合材料。實施例20:將0.17g硝酸銀溶解在IO毫升去離子水中，然后加入0.01g二氧化鈦納米棒，形成納米 棒硝酸銀懸浮液；將所得到混合溶液在20瓦紫外燈照射lmin，最后離心、洗滌即可得到 銀/二氧化鈦納米棒復(fù)合材料。實施例21:將0.17g硝酸銀溶解在IO毫升去離子水中，然后加入0.01g二氧化鈦納米線，形成納米 線硝酸銀懸浮液；將所得到混合溶液在20瓦紫外燈照射lmin，最后離心、洗滌即可得到 銀/二氧化鈦納米線復(fù)合材料。實施例22:將0.17g硝酸銀溶解在IO毫升去離子水中，然后加入0.01g摻鑭離子二氧化鈦納米線, 形成納米線硝酸銀懸浮液；將所得到混合溶液在日光燈照射20min，最后離心、洗滌即可 得到銀/摻雜二氧化鈦納米線復(fù)合材料。
權(quán)利要求
1、一種貴重金屬/一維二氧化鈦納米結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，其特征在于，其主要組分為一維二氧化鈦納米材料和納米貴重金屬粒子。
2、 一種貴重金屬/一維二氧化鈦納米結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，具體制備工藝步驟如下1) 將0.01 0.1g—維二氧化鈦納米材料分散在10 100ml水或者乙醇中，形成一維 二氧化鈦納米材料懸浮液；2) 向上述一維二氧化鈦納米材料懸浮液中加入可溶性貴重金屬鹽，形成0.001 0.1M貴重金屬鹽溶液；3) 將步驟2)中所得到混合溶液放置在紫外燈或者高壓汞燈下或者日光燈照射1 30min;4) 將步驟3)中所得到產(chǎn)品，離心、洗滌即可以到貴重金屬/一維二氧化鈦納米結(jié)構(gòu) 復(fù)合材料。
3、 如權(quán)利要求2所述的一種貴重金屬/一維二氧化鈦納米結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的制備方法， 其特征在于，步驟l)中所述的一維二氧化鈦納米材料是二氧化鈦納米線、二氧化鈦納米 管、二氧化鈦納米帶、二氧化鈦納米棒、離子摻雜二氧化鈦納米線、離子摻雜二氧化鈦納 米管、離子慘雜二氧化鈦納米帶或離子摻雜二氧化鈦納米棒。
4、 如權(quán)利要求2所述的一種貴重金屬/一維二氧化鈦納米結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的制備方法， 其特征在于，步驟2)中所述的可溶性貴重金屬鹽是硝酸銀或氯金酸或硝酸金或氯鉑酸或 硝酸鉑或硝酸鈀或氯化鈀。
5、 如權(quán)利要求2所述的一種貴重金屬/一維二氧化鈦納米結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的制備方法， 其特征在于，步驟4)中得到的貴重金屬/一維二氧化鈦納米結(jié)構(gòu)復(fù)合材料是銀/二氧化鈦或 金/二氧化鈦或鉑/二氧化鈦或鈀/二氧化鈦以及任意兩種或者兩種以上合金/一維二氧化鈦 納米結(jié)構(gòu)復(fù)合材料。
全文摘要
一種貴重金屬/一維二氧化鈦納米結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的制備方法，屬于無機(jī)納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域，其主要組分為一維二氧化鈦納米材料和納米貴重金屬粒子。具體工藝步驟如下1)將0.01～0.1g一維二氧化鈦納米材料分散在10～100ml水或者乙醇中，形成懸浮溶液；2)向上述懸浮溶液中加入可溶性貴重金屬鹽，形成0.001～0.1M貴重金屬鹽溶液；3)將步驟2)所得到混合溶液放置在紫外燈或者高壓汞燈或者日光燈下照射1～30min；4)將步驟3)中所得到產(chǎn)品，離心、洗滌即可以到貴重金屬/一維二氧化鈦納米結(jié)構(gòu)復(fù)合材料。本發(fā)明具有不需要任何表面活性劑，工藝簡單的特點。
文檔編號B01J23/38GK101219377SQ20081001375
公開日2008年7月16日 申請日期2008年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月11日
發(fā)明者宏 劉, 鐸 劉, 堵國君, 左致遠(yuǎn), 桑元華, 王彥敏, 王繼揚(yáng), 秦淑斌, 蔣民華, 越 趙, 陶緒堂 申請人:山東大學(xué)