二氧化钛纳米环的制备方法技术

技术编号:1426889 阅读:204 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
本发明专利技术公开了一种二氧化钛纳米环的制备方法,其特征在于用乳液聚合方法合成聚苯乙烯纳米球,然后通过溶胶-凝胶方法在其表面覆盖厚度为40~500nm的TiO↓[2]胶态粒子,再通过热处理除去聚苯乙烯纳米球,制备得到TiO↓[2]纳米环。本发明专利技术基于聚苯乙烯纳米球模板法制备聚苯乙烯纳米球,二氧化钛纳米环的内径依赖于聚苯乙烯纳米球的大小,因此,通过选择不同直径的聚苯乙烯纳米球作为模板,就可以获得可调尺寸的二氧化钛纳米环;此外,该制备二氧化钛纳米环的方法,工艺简单,成本低,易于大规模生产;该方法还可应用于制备包括ZnO、SnO↓[2]、Al↓[2]O↓[3]等多种氧化物的纳米环。

【技术实现步骤摘要】
二氧化钛纳米环的制备方法
本专利技术涉及于化学、化工领域,特别是一种纳米材料二氧化钛纳米环的制备方法。
技术介绍
近年来,各种环状纳米结构因其独特的物理、化学性能以及在光、电、存储等领域的潜在应用价值而受到广泛的关注。迄今,人们已经制备出几种纳米环,如ZnO和SnO2纳米环、Au纳米环,然而在纳米环材料制备方面,现有的技术路线通常要求使用昂贵的仪器设备,成本较高,同时也还有许多技术难点需要克服。
技术实现思路
本专利技术的目的旨在为克服现有技术的不足,而提供一种基于聚苯乙烯纳米球作为模板的二氧化钛纳米环的制备方法。本专利技术为解决上述问题所采用的方案是设计一种二氧化钛纳米环的制备方法,其特征在于用乳液聚合方法合成聚苯乙烯纳米球,然后通过溶胶-凝胶方法在其表面覆盖厚度为40~500nm的TiO2胶态粒子,再通过热处理除去聚苯乙烯纳米球,制备得到TiO2纳米环。本专利技术的优越性在于:(1)本专利技术基于聚苯乙烯纳米球模板法来制备二氧化钛纳米环,制备工艺简单,成本低,易于大规模生产;(2)该法还可以进一步拓展至制备包括ZnO、SnO2、Al2O3、SiO2等多种氧化物纳米环。【附图说明】图1为玻璃基底上形成的聚苯乙烯球的扫描电镜照片;图2为二氧化钛纳米环的扫描电镜照片。【具体实施方式】本专利技术的TiO2纳米环的制备方法由以下步骤制成:(1)用乳液聚合法制备聚苯乙烯纳米球乳液∶聚苯乙烯纳米球乳液是由单体-->苯乙烯、乳化剂十二烷基硫酸钠、缓冲剂碳酸氢钠、水和引发剂过硫酸钾在80℃恒温水浴中通过乳液聚合方法制备的,苯乙烯、十二烷基硫酸钠、碳酸氢钠、水和过硫酸钾的摩尔比为1∶0.001~0.01∶0.005~0.05∶20~60∶0.005~0.05。在乳液中,聚苯乙烯球的尺寸均一,直径在40~100nm之间。(2)采用溶胶-凝胶法制备TiO2溶胶∶将钛酸丁酯、无水乙醇和二乙醇胺按摩尔比为1∶2~10∶0.2~0.5的比例,在不断搅拌下混合2~3h后得到TiO2溶胶。(3)将聚苯乙烯乳液与TiO2溶胶按体积比为1∶0.1~0.5的比例搅拌混合后,采用浸渍提拉的方法在基底上形成聚苯乙烯球-TiO2胶态粒子复合膜,复合膜自然晾干后,再经400-600℃之间的热处理获得TiO2纳米环。TiO2纳米环的内径在40~100nm之间,外径在60~140nm之间。本专利技术的工作原理为:首先用乳液聚合法制备出单分散性较好的聚苯乙烯纳米球乳液,然后与TiO2溶胶混合使聚苯乙烯球表面覆盖一层TiO2胶态粒子,再通过热处理除去聚苯乙烯纳米球以制备TiO2纳米环。结合实施例对本专利技术作进一步说明:1.单分散的聚苯乙烯球的制备:在恒温水浴上放置一个三口烧瓶,分别接电动搅拌器、冷凝装置、恒压漏斗。量取225ml去离子水,加入三口烧瓶中,并使恒温水浴的温度升到80℃,然后加入0.24g的乳化剂十二烷基硫酸钠(SDS)和0.125g缓冲剂碳酸氢钠(NaHCO3),打开机械电动搅拌器,使其混合均匀,10分钟后,用恒压漏斗加入27.55ml苯乙烯单体(St),反应一个小时后,加入引发剂过硫酸钾(KPS)0.125g,聚合反应18小时。图1是所制备的聚苯乙烯球的扫描电镜照片,由图1可见,聚苯乙烯球单分散性较好,粒径大小一致,球的直径约80nm。2.TiO2溶胶的制备:将100ml乙醇和34ml的钛酸丁脂放入烧杯中,搅拌均匀,然后向烧杯中加入11ml的二乙醇胺。再将55ml乙醇和9ml水混合后倒入上述混合液中,然后搅拌3~5h,得到二氧化钛溶胶。3.二氧化钛纳米环的制备:将上述制备的聚苯乙烯球乳液和TiO2溶胶按2∶1的体积比混合后,通过浸渍提拉的方法涂膜在基片上,经自然晾干后,再在500℃锻烧3h得到TiO2纳米环状。图2是所制备的二氧化钛纳米环的扫描电镜照片,所制备的二氧化钛纳米环的内径与聚苯乙烯球的直径一致,约为80nm,纳米环的外径约为120nm。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二氧化钛纳米环的制备方法,其特征在于用乳液聚合方法合成聚苯乙烯纳米球,然后通过溶胶-凝胶方法在其表面覆盖厚度为40~500nm的TiO↓[2]胶态粒子,再通过热处理除去聚苯乙烯纳米球,制备得到TiO↓[2]纳米环。

【技术特征摘要】
1、一种二氧化钛纳米环的制备方法,其特征在于用乳液聚合方法合成聚苯乙烯纳米球,然后通过溶胶-凝胶方法在其表面覆盖厚度为40~500nm的TiO2胶态粒子,再通过热处理除去聚苯乙烯纳米球,制备得到TiO2纳米环。2、根据权利要求1所述的二氧化钛纳米环的制备方法,其特征在于所说的二氧化钛纳米环包括以下步骤制成:(1)用乳液聚合法制备聚苯乙烯纳米球乳液:聚苯乙烯纳米球乳液是由单体苯乙烯、乳化剂十二烷基硫酸钠、缓冲剂碳酸氢钠、水和引发剂过硫酸钾在80℃恒温水浴中通过乳液聚合方法制备;所说苯乙烯、十二烷基硫酸钠、碳酸氢钠、水和过硫酸钾的摩尔比...

【专利技术属性】
技术研发人员:袁志好叶琳段月琴闫晓娜
申请(专利权)人:天津理工大学
类型:发明
国别省市:12[中国|天津]

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