納米管制備技術(shù)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及納米材料制備方法，特別涉及一種常壓下Pt-T12納米管制備技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]T12是一種重要的無機(jī)功能材料，因其具有活性高、穩(wěn)定性好、無二次污染、對(duì)人體無害且價(jià)格便宜，在太陽能的儲(chǔ)存與利用、光電轉(zhuǎn)換、光致變色及光催化降解大氣和水中的污染物等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用。自1991年由Iijima發(fā)現(xiàn)碳納米管以來，吸引了人們對(duì)納米管材料研宄的極大興趣。T12納米管作為T12納米材料的一種存在形式。管狀結(jié)構(gòu)的二氧化鈦因其長徑比以及納米尺度的中空孔道，如果能在管中裝入更小的無機(jī)、有機(jī)、金屬或磁性納米粒子組裝成復(fù)合納米材料，則1102納米管的光電性能和催化活性將得到大大的改善。管徑小于1nm的開口、中空T12納米管還往往表現(xiàn)出顯著的尺寸效應(yīng)，以及納米管比納米膜具有更大的比表面積，因而具有較高的吸附能力，大大改善T12的光電、電磁及催化性能，進(jìn)一步拓寬其在傳感器、儲(chǔ)氫材料、太陽能利用、光催化劑等領(lǐng)域應(yīng)用。
[0003]T12納米管的制備方法，主要有水熱法和陽極氧化法兩種方法。操作簡單、成本低廉的水熱合成法是目前制備T12納米管最普遍的方法之一。水熱法是指在高溫下將T1 2納米顆粒與堿液(通常選用廉價(jià)的NaOH溶液)進(jìn)行反應(yīng)得到鈦酸鹽，再經(jīng)過離子交換以及焙燒從而制備1102納米管的方法。據(jù)現(xiàn)有的文獻(xiàn)報(bào)道:采用溫和的水熱法制備T12納米管的方法無外乎就是在高壓釜內(nèi)將T12納米顆粒與NaOH的水溶液進(jìn)行混合，恒溫?cái)?shù)天，洗滌并煅燒鈦酸鹽沉淀，最終制得打02納米管。
[0004]Hong Rui Peng等采用銳鈦礦相T12納米粒子與NaOH水溶液在更高的水熱處理溫度(>190°C)下合成反應(yīng)，經(jīng)500°C高溫煅燒一小時(shí)，制得管徑5-15nm、長度可達(dá)幾百納米至幾微米的束狀結(jié)構(gòu)1102納米管。梁建等將一定濃度的NaOH水溶液50ml與市售的T1 2粉體顆粒按一定的比例混合攪拌后，得到的白色懸濁液裝入聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓釜中，將高壓釜放入加熱爐后，升溫至130°C，進(jìn)行為期2?3天的恒溫水熱處理。白色沉淀物用去離子水洗滌至中性，粉體在60°C烘干，即得到1102納米管。Ming-deng Wei等將市售試劑Na2COjP銳鈦礦1102以1:3的比例進(jìn)行混合，于1000°C高溫融熔2h，融塊被置于30ml高壓釜內(nèi)并在140?170°C保溫5?18天。再經(jīng)過濾、洗滌以及60°C下干燥4h后得到1102納米管廣品。
[0005]本人使用堿熔-水熱法，將AgNO3引入T1 2納米管，制備了復(fù)合Ag-T1 2納米管材料，并對(duì)其形貌和性能進(jìn)行了研宄。本人于專利CN 101564688 B中公開了一種Ag_Ti02m米管的制作方法，為了更進(jìn)一步拓展該工藝用于其它材料的制備中，本人提出了更為詳細(xì)的制備方案，以獲取Pt-T12納米管復(fù)合材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)上述現(xiàn)狀，本發(fā)明經(jīng)過進(jìn)一步的研宄，發(fā)明了一種Pt-Ti02m米管的制作方法，對(duì)本人專利CN 101564688 B中的方法做出了改進(jìn)和拓展應(yīng)用。
[0007]本發(fā)明所述的1102納米管是指一種主要有T12組成，具有二維結(jié)構(gòu)的納米尺寸物質(zhì)。如果有除去1102以外其它物質(zhì)構(gòu)成其主要成分，稱為復(fù)合納米管。
[0008]堿熔是指在較高或高溫的溫度下，以堿性物質(zhì)為熔劑，熔解熔質(zhì)的一種操作。一般選用NaOH、NaCO3等為熔劑。熔質(zhì)在該條件下通常形成堿性物質(zhì)，遇水溶劑作用，形成氧化物、氫氧化物或碳酸鹽沉淀。
[0009]水熱法是指在密封的壓力容器中，以水為溶劑，在高溫高壓的條件下進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)
[0010]摻雜指在一種材料(基質(zhì))中，摻入少量一種或多種其他元素或化合物，以使材料(基質(zhì))產(chǎn)生特定的電學(xué)、磁學(xué)和光學(xué)性能，從而具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值或特定用途的過程稱為摻雜。本申請(qǐng)書中提及的金屬元素Pt即為用于提高T12納米管特性的摻雜元素。
[0011]為實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0012]一種常壓下Pt-Ti02m米管制備技術(shù)，包括如下步驟:
[0013]一種常壓下Pt-Ti02m米管制備技術(shù)，其特征在于，包括如下步驟:
[0014]步驟一)常壓下，將1102納米粒子I份，Na0H8份和Pt 3+0.1?0.5份置于坩禍內(nèi)，充分混勻；
[0015]步驟二)將坩禍置于500?750°C的高溫爐內(nèi)熔融30分鐘?60分鐘后取出坩禍，然后冷卻至室溫形成堿熔熔塊；
[0016]步驟三)將所述堿熔熔塊放入聚四氟乙烯塑料燒杯里，加入適量的熱蒸餾水溶解，蒸餾水加入量需保證溶液中NaOH的濃度不低于lOmol/L ；
[0017]步驟四)將聚四氟乙烯塑料燒杯蓋上杯蓋，置于干燥器內(nèi)；
[0018]步驟五)將所述干燥器置于110?130°C烘箱內(nèi)保溫2?5天進(jìn)行水熱反應(yīng)，得到沉淀物；
[0019]步驟六)取出聚四氟乙烯塑料燒杯冷卻至室溫，蒸餾水洗滌沉淀物至近中性；
[0020]步驟七)用體積比為2 %的HNCV冼滌沉淀物三遍以上；
[0021]步驟八)將沉淀物轉(zhuǎn)移至玻璃燒杯內(nèi)，將內(nèi)裝沉淀物的玻璃燒杯置于高溫爐內(nèi)，以5°C /min的升溫速度從室溫升至500°C，煅燒2小時(shí)，冷卻至室溫，研磨所得沉淀物制得成品。
[0022]通過對(duì)本人專利CN 101564688 B的方法的改進(jìn)，本發(fā)明提出一種較為優(yōu)化、操作條件簡便、材料制備效率更高以及性能優(yōu)良可靠的復(fù)合Pt-T12納米管材料制備方法及其先關(guān)的多元復(fù)合納米管材料，對(duì)專利CN 101564688 B的方法進(jìn)行了改進(jìn)和拓展應(yīng)用。
[0023]在常壓條件下制備復(fù)合納米管與使用高壓釜制備工藝相比，在相同的制備時(shí)間內(nèi)，該工藝制備納米管的長度大幅提高，將由幾百納米提高至幾微米長度；制備相同長度納米管，所需時(shí)間可以縮短近50% ;貴金屬Pt的加入時(shí)機(jī)以及添加量適宜，獲得了性質(zhì)穩(wěn)定的復(fù)合納米管，而且有效地提高該復(fù)合納米材料的光催化特性不低于20%。由于在高溫條件下(500?750°C)納米顆粒1102與強(qiáng)堿已經(jīng)形成鈦酸鹽，縮短了生成溶解性小的片狀鈦酸鹽時(shí)間，與此同時(shí)加入摻雜元素Pt，形成鈦酸鉑的化合物，摻雜元素Pt參與T12納米管的晶格構(gòu)成。研宄表明:在較低的水熱反應(yīng)溫度110?130°C和較短的水熱時(shí)間2?5天即可獲得的二元復(fù)合Pt-T12納米管或多元復(fù)合納米管，并且其穩(wěn)定性和化學(xué)特性如光催化性有所提尚?！揪唧w實(shí)施方式】:
[0024]實(shí)施例1
[0025]一種常壓下Pt-T12納米管制備技術(shù)步驟如下:
[0026]步驟一)常壓下，將1102納米粒子I份，NaOHS份和Pt3+0.1份置于坩禍內(nèi)，充分混勻；
[0027]步驟二)將坩禍置于750°C的高溫爐內(nèi)熔融20分鐘后取出坩禍，然后冷卻至室溫形成堿熔熔塊；
[0028]步驟三)將所述堿熔熔塊放入聚四氟乙烯塑料燒杯里，加入適量的熱蒸餾水溶解，蒸餾水加入量需保證溶液中NaOH的濃度不低于lOmol/L ；
[0029]步驟四)將聚四氟乙烯塑料燒杯蓋上杯蓋，置于干燥器內(nèi)；
[0030]步驟五)將所述干燥器置于130°C烘箱內(nèi)保溫2天進(jìn)行水熱反應(yīng)，得到沉淀物；
[0031]步驟六)取出聚四氟乙烯塑料燒杯冷卻至室溫，蒸餾水洗滌至近中性；
[0032]步驟七)用體積比為2 %的HNCV冼滌三遍以上；
[0033]步驟八)將沉淀物轉(zhuǎn)移至玻璃燒杯內(nèi)，將內(nèi)裝沉淀物的玻璃燒杯置于高溫爐內(nèi)，以5°C /min的升溫速度從室溫升至500°C，煅燒2小時(shí)，冷卻至室溫，研磨所得沉淀物制得成品。
[0034]所述Pt3+也可在步驟五的水熱反應(yīng)中加入。
[0035]研宄表明:本方法獲得的二元復(fù)合Pt_Ti02m米管其穩(wěn)定性和化學(xué)特性如光催化性有所提尚。可提尚該復(fù)合納米材料的光催化特性不低于20%。
[0036]實(shí)施例2
[0037]一種常壓下Pt-T12納米管制備技術(shù)步驟如下:
[0038]步驟一)常壓下，將1102納米粒子I份，NaOH 8份和Pt 3+0.5份置于坩禍內(nèi)，充分混勻；
[0039]步驟二 )將坩禍置于500°C的高溫爐內(nèi)熔融60分鐘后取出坩禍，然后冷卻至室溫形成堿熔熔塊；
[0040]步驟三)將所述堿熔熔塊放入聚四氟乙烯塑料燒杯里，加入適量的熱蒸餾水溶解，蒸餾水加入量需保證溶液中NaOH的濃度不低于lOmol/L ；
[0041]步驟四)將聚四氟乙烯塑料燒杯蓋上杯蓋，置于干燥器內(nèi)；
[0042]步驟五)將所述干燥器置于110°C烘箱內(nèi)保溫5天進(jìn)行水熱反應(yīng)，得到沉淀物；
[0043]步驟六)取出聚四氟乙烯塑料燒杯冷卻至室溫，蒸餾水洗滌沉淀物至近中性；
[0044]步驟七)用體積比為2 %的HNCV冼滌沉淀物三遍以上；
[0045]步驟八)將沉淀物轉(zhuǎn)移至玻璃燒杯內(nèi)，將內(nèi)裝沉淀物的玻璃燒杯置于高溫爐內(nèi)，以5°C /min的升溫速度從室溫升至500°C，煅燒2小時(shí)，冷卻至室溫，研磨所得沉淀物制得成品。
[0046]研宄表明:本方法獲得的多元復(fù)合Pt-Ti02m米管其穩(wěn)定性和化學(xué)特性如光催化性有所提尚。可提尚該復(fù)合納米材料的光催化特性不低于20%。
[0047]以上所述實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)普通技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種常壓下Pt-T1 2納米管制備技術(shù)，其特征在于，包括如下步驟: 步驟一)常壓下，將1102納米粒子I份，Na0H8份和Pt3+0.1?0.5份置于坩禍內(nèi)，充分混勻； 步驟二 )將坩禍置于500?750°C的高溫爐內(nèi)熔融30分鐘?60分鐘后取出坩禍，然后冷卻至室溫形成堿熔熔塊； 步驟三)將所述堿熔熔塊放入聚四氟乙烯塑料燒杯里，加入適量的熱蒸餾水溶解，蒸餾水加入量需保證溶液中NaOH的濃度不低于lOmol/L ； 步驟四)將聚四氟乙烯塑料燒杯蓋上杯蓋，置于干燥器內(nèi)； 步驟五)將所述干燥器置于110?130°C烘箱內(nèi)保溫2?5天進(jìn)行水熱反應(yīng)，得到沉淀物； 步驟六)取出聚四氟乙烯塑料燒杯冷卻至室溫，蒸餾水洗滌沉淀物至近中性； 步驟七)用體積比為2%的HNCV冼滌沉淀物三遍以上； 步驟八)將沉淀物轉(zhuǎn)移至玻璃燒杯內(nèi)，將內(nèi)裝沉淀物的玻璃燒杯置于高溫爐內(nèi)，以50C /min的升溫速度從室溫升至500°C，煅燒2小時(shí)，冷卻至室溫，研磨所得沉淀物制得成品O
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種常壓下Pt-TiO2納米管制備技術(shù)，步驟如下：將TiO2納米粒子1份，NaOH8份和Pt3+0.1～0.5份置于坩堝內(nèi)，充分混勻；將坩堝置于500～750℃的高溫爐內(nèi)熔融30分鐘～60分鐘后取出坩堝，然后冷卻至室溫形成堿熔熔塊；將所述堿熔熔塊放入聚四氟乙烯塑料燒杯里，加入適量的熱蒸餾水溶解，蒸餾水加入量需保證溶液中NaOH的濃度不低于10mol/L；將燒杯蓋上杯蓋，置于干燥器內(nèi)；將所述干燥器置于110～130℃烘箱內(nèi)保溫2～5天進(jìn)行水熱反應(yīng)，得到沉淀物；取出燒杯冷卻至室溫，蒸餾水洗滌至近中性；用體積比為2％的HNO3洗滌三遍以上；將沉淀物轉(zhuǎn)移至玻璃燒杯內(nèi)，將內(nèi)裝沉淀物的玻璃燒杯置于高溫爐內(nèi)，以5℃/min的升溫速度從室溫升至500℃，煅燒2小時(shí)，冷卻至室溫，研磨所得沉淀物制得成品。本發(fā)明對(duì)納米管的制作方法做出了改進(jìn)和拓展。
【IPC分類】B82Y30-00, B82Y40-00, B01J23-42
【公開號(hào)】CN104722294
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510081726
【發(fā)明人】李靜玲, 翁晴, 陳榮國, 余巧鶯, 余根鼎, 曹小霞
【申請(qǐng)人】福建工程學(xué)院
【公開日】2015年6月24日
【申請(qǐng)日】2015年2月15日