[0004] 本发明的目的在于克服以上方法的缺点,提供一种暴露晶面可控的金红石型TiO2纳米棒自组装成微球的方法,用钛酸四丁酯(TBT)为钛源,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂以及NaCl为形貌调节剂。
[0005] 为达到上述目的,本发明采取的技术方案实现:
[0006] 暴露晶面可控的金红石型TiO2纳米棒自组装成微球的方法,包括以下步骤:
[0007] (1)将TBT搅拌溶解在盐酸溶液中,配成浓度为0.038-0.12mol/L的含钛溶液;
[0008] (2)将CTAB和NaCl加蒸馏水溶解成胶束浓度为0.010-0.024mol/L的透明溶液;
[0009] (3)将步骤(2)得到的透明溶液逐滴加入到由步骤(1)所得的含钛溶液中,继续搅拌 均匀形成混合溶液,混合溶液中NaCl的浓度为0-2.0mol/L(优选0,1.0,1.5或2.0mol/L);
[0010] (4)将步骤(3)制备的混合溶液转移到聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中,将高压反应釜拧紧放入烘箱中,在150-180℃条件下保温12-24h进行水热处理,水热处理后将高压反应釜自然冷却到室温,得到沉淀物;
[0011] (5)将步骤(4)得到的沉淀物离心分离后,使用蒸馏水清洗、烘干得到暴露晶面可控的金红石型TiO2纳米棒自组装成微球。
[0012] 上述步骤(1)所述的盐酸溶液浓度为0.01-0.03mol/L。
[0013] 上述步骤(3)所述的NaCl的最优浓度为1.5mol/L。
[0014] 所述的水热处理条件优选为180℃保持24h。
[0015] 由上述方法制备的微球。所述直径范围为3.5-2μm。
[0016] 本发明所产生的有益效果:
[0017] 本发明利用水热法以TBT作为前驱体,CTAB为模板剂以及NaCl为形貌调节剂,成功制备了暴露晶面可控的金红石型TiO2纳米棒自组装成微球。随着NaCl浓度的增加,所制的材料晶型由未加入NaCl前的金红石和板钛矿型的混合相态转变为纯的金红石型,TiO2纳米棒的端面由对称的三角面向方形的端面转变。同时,暴漏的(111)面逐渐减少,样品产生一个新的(001)暴露面,其逐渐变得暴露,制备的微球直径范围为3.5-2μm。
[0018] 本发明制备方法简单,通过简单的调节NaCl浓度即可实现暴露晶面可控的金红石型TiO2纳米棒以及可调控的TiO2纳米棒自组装微球尺寸。
[0019] 本发明采用环境友好型的化学反应物原料,工艺操作简单以及易于实施,为暴露晶面可控的金红石型TiO2纳米棒自组装成微球提供了一种新的思路。
[0020] 未加入NaCl所制备的样品的晶型是金红石和板钛矿型的混合相态,加入NaCl后板钛矿消失,而变为纯的金红石型。同时,随着NaCl浓度的增加(1.0-2.0mol/L),制备的样品的晶型并没有改变,正如说明书附图3所示。
[0021] 未加入NaCl时,所制备的材料的直径为20-30nm、长度为100-200nm的大米状TiO2纳米棒,而加入NaCl导致了TiO2纳米棒自组装成微球。并且NaCl的浓度由1mol/L到2.0mol/L时,微球的直径由3.5μm降低到2.0μm,正如说明书附图2所示。
[0022] 未加入NaCl时,样品是一些端面规整的TiO2纳米棒,并没有出现TiO2微球。而在NaCl存在时,浓度由1.0mol/L增大到2.0mol/L,经过水热处理后样品中TiO2纳米棒的端面由对称的三角形向方形的端面转变,即暴露的(111)面逐渐减少。同时,样品产生一个新的(001)暴露面,其逐渐变得暴露,正如说明书附图1所示。
[0023] NaCl改变了所制备的样品的晶型,纳米棒自组装成微球的直径和控制纳米棒的暴露晶面。对于专利CN 103922395A所提到的饱和NaCl主要调控的是纳米棒的生长;对于张一兵的文章中虽提到用饱和NaCl,但并未提到NaCl对微球直径的影响,同时,该文章中公开的制备微球的过程利用TiCl3饱和NaCl水溶液在玻璃基板上制备TiO2微米球,与本发明所利用的钛源,模板剂是不同的。