CN104128172A - 一种调控纳米TiO2-CeO2的形貌呈球型、哑铃型、片型的方法 - Google Patents
一种调控纳米TiO2-CeO2的形貌呈球型、哑铃型、片型的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种调控纳米TiO2-CeO2的形貌呈球型、哑铃型、片型的方法，所述方法包括：将Ce(NO3)3•6H2O配成溶液后，转至水热釜反应，反应结束后再加入钛酸酯，混和均匀后再转至水热釜反应，反应结束后分离固体产品，干燥后450℃煅烧即得到纳米TiO2-CeO2粉体。本发明的优点是：在常规制备CeO2–TiO2纳米复合材料的体系中，通过改变加料的量和方式以及反应的温度，使所得产品可控地呈现球型、哑铃型、片型形貌，所述方法无论是从理论上研究控制纳米材料形貌的机制，还是实际应用中简单快捷地制备不同功能的纳米材料，都具有重要意义。
Description
技术领域
本发明涉及纳米半导体氧化物材料技术领域，具体涉及一种在同一个反应体系中调控纳米TiO2-CeO2呈不同形貌的方法。
背景技术
二氧化钛（TiO2）是一种理化性质稳定、安全无毒、成本低廉的半导体氧化物，以其优良的电学、光学和生物相容性广泛用于光催化、污水处理、太阳能电池、涂料、防晒化妆品、传感器和陶瓷材料等领域。CeO2是一种具有优良活性的稀土金属氧化物，具有很强的储氧能力、催化氧化和还原等特性，在汽车尾气处理、固体燃料电池、催化剂、气敏传感器等方面有广泛地应用。以CeO2对TiO2进行掺杂形成TiO2-CeO2复合材料后，少量Ce离子进入TiO2晶格中，引起晶格畸变，有利于促进电子-空穴对的分离，可产生特殊的电子转移过程；另外，CeO2的引入还可使TiO2的禁带宽度变窄，使TiO2更容易被激发到高能态，这些性质都可有效提高材料的光催化性能[Surface Science，2005， 595 : 203 － 211]，因此，TiO2-CeO2复合材料正成为光催化材料的研究热点。另外，研究发现，催化材料的比表面积、晶型、形貌等特点在很大程度上影响它的应用领域和实际效果，因此，对TiO2-CeO2复合材料形貌的控制引起了众多研究者的关注[ACS Appl Mater
Interfaces, 2011, 3: 2719–2725]。
目前对于纳米材料的形貌控制通常只能做到从一个反应体系中只得到一种形貌，如：专利 [一种窗格状TiO2 材料及其制备方法，授权号：CN 101922043 B] 在TiO2、氢氟酸等的水热反应体系得到了窗格状形貌的纳米TiO2；专利 [二氧化钛纳米球的制备方法，申请号：201310003551.9] 在TiCl4、无水乙醇等的微波反应体系得到了球型形貌的纳米TiO2; 文献 [安徽大学学报( 自然科学版)，2012，36 （1）：81-86] 以Ce(NO3)3•6H2O和Ti(OC4H9)4为原料，通过溶胶-凝胶法得到不规则小颗粒形貌的TiO2-CeO2薄膜；文献 [应用化学，2013，30（11）：1326-1332] 以聚乙烯吡咯烷酮( PVP) 溶胶/钛酸正丁酯为前驱体，硝酸铈为掺杂剂，以电纺丝技术制备了纤维形貌的TiO2-CeO2。然而不同形貌的纳米材料所具有的催化性能往往并不一样。这就意味着，依靠传统技术，如需得到不同形貌的纳米材料，往往需要设计多个反应体系，从而造成材料制备过程复杂，涉及的药品繁多，不利于快速、高效、低成本地制备功能纳米材料。
在同一个反应体系中，仅仅通过改变少数反应条件，就能得到不同形貌的纳米材料，这种方法，不论是从理论上研究控制纳米材料形貌的机制，还是实际应用中简单快捷地制备不同功能的纳米材料，都具有重要意义。本发明涉及在同一个反应体系中通过改变加料的量和方式及反应温度，可控制得到的纳米TiO2-CeO2的形貌分别呈现球型、哑铃型、片型的方法，所述方法未见报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种调控纳米TiO2-CeO2的形貌呈球型、哑铃型、片型的方法。
本发明是这样来实现的，在以Ce(NO3)3•6H2O为Ce源，钛酸正丁酯为Ti源，以P123和硼酸为辅助剂，以两次水热反应为反应方法的体系中，通过改变加料的量和方式及反应的温度，使获得的纳米TiO2-CeO2复合材料可控地呈现球型、哑铃型和片型的形貌。其特征在于：方法步骤如下：
（1）称取适量的Ce(NO3)3•6H2O，以不同方式溶解于不同量的乙二醇中，搅拌均匀后转至水热反应釜180℃反应16 h；
（2）反应结束冷却后，以不同量和方式加入钛酸正丁酯溶液，P123和硼酸，混和均匀；
（3）将上述混和液转至水热反应釜不同温度反应8 h，得到CeO2–TiO2后清洗，分离，干燥、煅烧，即得最后产品。
进一步的，本发明制取纳米TiO2-CeO2复合材料呈均匀分散的球型的方法步骤如下：
（1）称0.44-1.74 g Ce(NO3)3•6H2O，加入30-120 ml 乙二醇，搅拌至均匀后转至水热反应釜180℃反应16 h；
（2）反应结束并冷却后，向其中加入1-4 ml钛酸正丁酯，0.01-0.06 g P123和2.5-10 g硼酸，混和均匀后将混和物在130℃水热反应8 h；
（3）得到产品后清洗、分离、干燥、450℃煅烧,得到的纳米CeO2–TiO2呈均匀分散的球型。
进一步的，本发明制取纳米TiO2-CeO2复合材料呈哑铃型的方法步骤如下：
（1）称0.44-1.74 gCe(NO3)3•6H2O，加入乙二醇配成0.2-1 mol/L溶液，溶解后再加入30-120 ml 乙二醇，搅拌至均匀后转至水热反应釜180℃反应16h；
（2）反应结束并冷却后待用；取钛酸正丁酯用乙二醇配成0.2-1 mol/L溶液，取硼酸用乙二醇配成0.6-2.6 mol/L溶液，在上述反应结束后的溶液中加入配好的钛酸正丁酯溶液，0.01-0.06g P123和配好的硼酸溶液,混和均匀；
（3）然后将混和物在180℃水热反应8 h，得到产品后清洗、分离、干燥、450℃煅烧，得到的纳米CeO2–TiO2呈哑铃型。
进一步的，本发明制取纳米TiO2-CeO2复合材料呈片型的方法步骤如下：
（1）称0.44-1.74 gCe(NO3)3•6H2O，加入乙二醇配成0.2-1 mol/L溶液，溶解后再加入30-120 ml 乙二醇，搅拌至均匀后转至水热反应釜180℃反应16h；
（2）反应结束并冷却后待用，取钛酸正丁酯用乙二醇配成0.2-1 mol/L溶液，取硼酸用乙二醇配成0.6-2.6 mol/L溶液，在上述反应结束后的溶液中加入配好的钛酸正丁酯溶液，0.01-0.06g P123和配好的硼酸溶液,混和均匀；
（3）然后将混和物在130℃水热反应8 h，得到产品后清洗、分离、干燥、450℃煅烧，得到的纳米CeO2–TiO2呈片型。
本发明的优点是：在常规制备CeO2–TiO2纳米复合材料的体系中，通过改变加料的量和方式以及反应的温度，使所得产品可控地呈现球型、哑铃型、片型形貌，所述方法无论是从理论上研究控制纳米材料形貌的机制，还是实际应用中简单快捷地制备不同功能的纳米材料，都具有重要意义。
附图说明
图1为本发明之实施例1所得到的纳米CeO2–TiO2的扫描电镜图。
图2为本发明之实施例2所得到的纳米CeO2–TiO2的扫描电镜图。
图3为本发明之实施例3所得到的纳米CeO2–TiO2的扫描电镜图。
具体实施方式
以下对本发明的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。
实施例
1
称0.87gCe(NO3)3•6H2O，加入60 ml 乙二醇，搅拌至均匀。然后将混和物转至水热反应釜180℃反应16h。反应结束并冷却后，向其中加入2ml钛酸正丁酯，0.03 g P123和5g硼酸，混和均匀。然后将混和物在130℃水热反应8h。得到的CeO2–TiO2用乙醇清洗，离心分离，将最后所得产品60℃真空干燥6h以上。450℃煅烧。得到的纳米CeO2–TiO2呈均匀分散的球型。
实施例
2
称0.87gCe(NO3)3•6H2O，加入4ml乙二醇，配成0.5mol/L溶液，溶解，再加入60 ml 乙二醇，搅拌至均匀。然后将混和物转至水热反应釜180℃反应16h。反应结束并冷却后待用。取0.2ml钛酸正丁酯用1ml乙二醇配成0.5mol/L溶液，称1g硼酸用12.44ml乙二醇配成1.3mol/L溶液。在上述反应结束后的溶液中加入配好的钛酸正丁酯溶液，0.03gP123和配好的硼酸溶液,混和均匀。然后将混和物在180℃水热反应8h。得到的CeO2–TiO2用乙醇清洗，离心分离，将最后所得产品60℃真空干燥6h以上。450℃煅烧。得到的纳米CeO2–TiO2呈哑铃型。
实施例
3
称0.87gCe(NO3)3•6H2O，加入4ml乙二醇，配成0.5mol/L溶液，溶解，再加入60 ml 乙二醇，搅拌至均匀。然后将混和物转至水热反应釜180℃反应16h。反应结束并冷却后待用。取0.2ml钛酸正丁酯用1ml乙二醇配成0.5mol/L溶液，称1g硼酸用12.44ml乙二醇配成1.3mol/L溶液。在上述反应结束后的溶液中加入配好的钛酸正丁酯溶液，0.03gP123和配好的硼酸溶液混和均匀。然后将混和物在130℃水热反应8h。得到的CeO2–TiO2用乙醇清洗，离心分离，将最后所得产品60℃真空干燥6h以上。450℃煅烧。得到的纳米CeO2–TiO2呈片型。
本发明上述各物质的量可按上述比例成倍地增减改变，以上述量为最优组合或是最佳实验值。
Claims (4)
1.一种调控纳米TiO2-CeO2的形貌呈球型、哑铃型、片型的方法，在以Ce(NO3)3•6H2O为Ce源，钛酸正丁酯为Ti源，以P123和硼酸为辅助剂，以两次水热反应为反应方法的体系中，通过改变加料的量和方式及反应的温度，使获得的纳米TiO2-CeO2复合材料可控地呈现球型、哑铃型和片型的形貌；其特征在于方法步骤如下：
（1）称取适量的Ce(NO3)3•6H2O，以不同方式溶解于不同量的乙二醇中，搅拌均匀后转至水热反应釜180℃反应16 h；
（2）反应结束冷却后，以不同量和方式加入钛酸正丁酯溶液，P123和硼酸，混和均匀；
（3）将上述混和液转至水热反应釜不同温度反应8 h，得到CeO2–TiO2后清洗，分离，干燥、煅烧，即得最后产品。
2.根据权利要求1所述的一种调控纳米TiO2-CeO2的形貌呈球型、哑铃型、片型的方法，其特征在于：制取纳米TiO2-CeO2复合材料呈均匀分散的球型的方法步骤如下：
（1）称0.44-1.74 g Ce(NO3)3•6H2O，加入30-120 ml 乙二醇，搅拌至均匀后转至水热反应釜180℃反应16 h；
（2）反应结束并冷却后，向其中加入1-4 ml钛酸正丁酯，0.01-0.06 g P123和2.5-10 g硼酸，混和均匀后将混和物在130℃水热反应8 h；
（3）得到产品后清洗、分离、干燥、450℃煅烧,得到的纳米CeO2–TiO2呈均匀分散的球型。
3.根据权利要求1所述的一种调控纳米TiO2-CeO2的形貌呈球型、哑铃型、片型的方法，其特征在于：制取纳米TiO2-CeO2复合材料呈哑铃型的方法步骤如下：
（1）称0.44-1.74 gCe(NO3)3•6H2O，加入乙二醇配成0.2-1 mol/L溶液，溶解后再加入30-120 ml 乙二醇，搅拌至均匀后转至水热反应釜180℃反应16h；
（2）反应结束并冷却后待用；取钛酸正丁酯用乙二醇配成0.2-1 mol/L溶液，取硼酸用乙二醇配成0.6-2.6 mol/L溶液，在上述反应结束后的溶液中加入配好的钛酸正丁酯溶液，0.01-0.06g
P123和配好的硼酸溶液,混和均匀；
（3）然后将混和物在180℃水热反应8 h，得到产品后清洗、分离、干燥、450℃煅烧，得到的纳米CeO2–TiO2呈哑铃型。
4.根据权利要求1所述的一种调控纳米TiO2-CeO2的形貌呈球型、哑铃型、片型的方法，其特征在于：制取纳米TiO2-CeO2复合材料呈片型的方法步骤如下：
（1）称0.44-1.74 gCe(NO3)3•6H2O，加入乙二醇配成0.2-1 mol/L溶液，溶解后再加入30-120 ml 乙二醇，搅拌至均匀后转至水热反应釜180℃反应16h；
（2）反应结束并冷却后待用，取钛酸正丁酯用乙二醇配成0.2-1 mol/L溶液，取硼酸用乙二醇配成0.6-2.6 mol/L溶液，在上述反应结束后的溶液中加入配好的钛酸正丁酯溶液，0.01-0.06g
P123和配好的硼酸溶液,混和均匀；
（3）然后将混和物在130℃水热反应8 h，得到产品后清洗、分离、干燥、450℃煅烧，得到的纳米CeO2–TiO2呈片型。
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Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN104128172B (zh) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104324721A (zh) * | 2014-11-25 | 2015-02-04 | 黑龙江大学 | 一种空心刺状球结构的FeTiO3光催化剂的制备方法 |
| CN106179304A (zh) * | 2016-07-28 | 2016-12-07 | 南昌航空大学 | 一种具备光催化还原性能的CeO2‑TiO2纳米复合材料的制备方法 |
| CN107243340A (zh) * | 2017-06-22 | 2017-10-13 | 南昌航空大学 | 一种二氧化铈纳米棒掺杂二氧化钛纳米颗粒光催化剂的制备方法 |
| CN108686643A (zh) * | 2018-05-31 | 2018-10-23 | 重庆房地产职业学院 | 污水处理用石墨烯基三元复合催化剂及其制备方法 |
| CN109748317A (zh) * | 2019-03-08 | 2019-05-14 | 淮北师范大学 | 一种氟化氢氧化锌纳米材料的可控合成方法 |
| CN115155558A (zh) * | 2022-06-24 | 2022-10-11 | 西安近代化学研究所 | 一种固溶体载体及钌基催化剂的制备方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5313339A (en) * | 1976-06-21 | 1978-02-06 | Toshiba Corp | Programmable frequency divider |
| JPS5313339B2 (zh) * | 1973-10-15 | 1978-05-09 | ||
| CN1857769A (zh) * | 2006-04-20 | 2006-11-08 | 华中师范大学 | 低温法制备碳掺杂介孔二氧化钛可见光光催化剂 |
| CN102078806A (zh) * | 2011-01-06 | 2011-06-01 | 华东师范大学 | 一种掺杂介孔二氧化钛光催化剂的制备方法 |
| CN103130268A (zh) * | 2013-03-21 | 2013-06-05 | 南京工业大学 | 一种高效纳米晶二氧化钛的制备方法 |
| CN103618076A (zh) * | 2013-12-13 | 2014-03-05 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 硼掺杂亚微米球TiO2电极材料及其制法和在锂离子电池中的应用 |
-
2014
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5313339B2 (zh) * | 1973-10-15 | 1978-05-09 | ||
| JPS5313339A (en) * | 1976-06-21 | 1978-02-06 | Toshiba Corp | Programmable frequency divider |
| CN1857769A (zh) * | 2006-04-20 | 2006-11-08 | 华中师范大学 | 低温法制备碳掺杂介孔二氧化钛可见光光催化剂 |
| CN102078806A (zh) * | 2011-01-06 | 2011-06-01 | 华东师范大学 | 一种掺杂介孔二氧化钛光催化剂的制备方法 |
| CN103130268A (zh) * | 2013-03-21 | 2013-06-05 | 南京工业大学 | 一种高效纳米晶二氧化钛的制备方法 |
| CN103618076A (zh) * | 2013-12-13 | 2014-03-05 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 硼掺杂亚微米球TiO2电极材料及其制法和在锂离子电池中的应用 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| VOJKA ZUNIC ET,AL.: "Influence of the triblock copolymer P123 and phosphorous on the", 《APPLIED CATALYSIS A:GENERAL》 * |
| 方青: "铈基复合氧化物纳米材料的合成和性能研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ι辑》 * |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104324721A (zh) * | 2014-11-25 | 2015-02-04 | 黑龙江大学 | 一种空心刺状球结构的FeTiO3光催化剂的制备方法 |
| CN106179304A (zh) * | 2016-07-28 | 2016-12-07 | 南昌航空大学 | 一种具备光催化还原性能的CeO2‑TiO2纳米复合材料的制备方法 |
| CN107243340A (zh) * | 2017-06-22 | 2017-10-13 | 南昌航空大学 | 一种二氧化铈纳米棒掺杂二氧化钛纳米颗粒光催化剂的制备方法 |
| CN107243340B (zh) * | 2017-06-22 | 2020-04-03 | 南昌航空大学 | 一种二氧化铈纳米棒掺杂二氧化钛纳米颗粒光催化剂的制备方法 |
| CN108686643A (zh) * | 2018-05-31 | 2018-10-23 | 重庆房地产职业学院 | 污水处理用石墨烯基三元复合催化剂及其制备方法 |
| CN109748317A (zh) * | 2019-03-08 | 2019-05-14 | 淮北师范大学 | 一种氟化氢氧化锌纳米材料的可控合成方法 |
| CN109748317B (zh) * | 2019-03-08 | 2021-03-16 | 淮北师范大学 | 一种氟化氢氧化锌纳米材料的可控合成方法 |
| CN115155558A (zh) * | 2022-06-24 | 2022-10-11 | 西安近代化学研究所 | 一种固溶体载体及钌基催化剂的制备方法 |
| CN115155558B (zh) * | 2022-06-24 | 2024-05-28 | 西安近代化学研究所 | 一种固溶体载体及钌基催化剂的制备方法 |
Also Published As
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| CN104128172B (zh) | 2016-08-24 |
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