金红石型二氧化钛纳米晶、其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种金红石型二氧化钛纳米晶、其制备方法与应用。所述的制备方法包括：按摩尔剂量比将锌离子溶液与无定型二氧化钛的分散液均匀混合，形成混合液，之后进行溶剂热反应或水热反应，使锌离子掺杂至无定型二氧化钛的纳米晶体中，形成三钛酸锌氧化物纳米晶体，之后在其表面包覆碳材料，并煅烧进行碳热还原反应，同时锌离子诱导材料沿着金红石型二氧化钛晶体结构生长，获得金红石型二氧化钛纳米晶。本发明专利技术采用锌离子掺杂将二氧化钛在高温烧结过程中转换成金红石型二氧化钛，有利于采用简单的手段控制二氧化钛的形貌，可减少Ti、Zn两种金属离子对材料结构可控性的影响，有益于避免对能源物质的浪费，应用前景广泛。

【技术实现步骤摘要】
金红石型二氧化钛纳米晶、其制备方法与应用
本专利技术涉及一种金红石型二氧化钛纳米晶的制备，特别涉及一种基于按摩尔剂量比将锌离子掺杂二氧化钛用于合成金红石型二氧化钛纳米晶的制备方法，以及其在锂离子电池负极和光催化等能源材料中的应用，属于可再生能源材料合成

技术介绍
如何获得结构均一有序的纳米材料？毋庸置疑，模板法是用于获得均一有序材料的最佳合成方法之一，其相关的定义为以模板为主体构型或载体去控制、影响以及修饰材料的形貌，并可控制尺寸，以达到决定材料性质的一种合成方法。然而，模板法用于合成结构均一的金红石型二氧化钛是一个值得研究的课题。金红石型二氧化钛作为一种具有稳定热结构的材料广泛地应用于能源器件、光催化器件等用途。目前，合成金红石型二氧化钛纳米晶的方法主要有一步水热法和直接高温热处理。然而，水热法直接合成金红石型二氧化钛会受到溶剂和添加离子的影响形成不同结构的纳米材料，但是未必能完全满足我们所需要的结构形貌，使得材料结构的可控性下降。直接高温热处理可能会导致高耗能，同时获得的材料结构坍塌且比表面积下降，使得其没有良好的应用前景。从目前所获得的信息可知，这些合成方法存在着很多本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金红石型二氧化钛纳米晶的制备方法，其特征在于包括：按摩尔剂量比将锌离子溶液与无定型二氧化钛的分散液均匀混合，并于40℃～80℃搅拌6h～120h，形成混合液，之后进行溶剂热反应或水热反应，使锌离子掺杂至无定型二氧化钛的纳米晶体中，形成三钛酸锌氧化物纳米晶体，之后在所述三钛酸锌氧化物纳米晶体表面包覆碳材料，并于750℃～1000℃煅烧进行碳热还原反应，获得金红石型二氧化钛纳米晶，其中，所述溶剂热反应或水热反应的温度为80℃～160℃，时间为6h～120h。

【技术特征摘要】
1.一种金红石型二氧化钛纳米晶的制备方法，其特征在于包括：按摩尔剂量比将锌离子溶液与无定型二氧化钛的分散液均匀混合，并于40℃～80℃搅拌6h～120h，形成混合液，之后进行溶剂热反应或水热反应，使锌离子掺杂至无定型二氧化钛的纳米晶体中，形成三钛酸锌氧化物纳米晶体，之后在所述三钛酸锌氧化物纳米晶体表面包覆碳材料，并于750℃～1000℃煅烧进行碳热还原反应，获得金红石型二氧化钛纳米晶，其中，所述溶剂热反应或水热反应的温度为80℃～160℃，时间为6h～120h。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述锌离子溶液中锌元素与二氧化钛中钛元素的摩尔质量比与所述三钛酸锌氧化物纳米晶体中的金属元素比例一致。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于还包括：在空气气氛或保护性气氛下，将所述三钛酸锌氧化物纳米晶体于300℃～600℃进行烧结。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于包括：将无定型二氧化钛均匀分散于分散剂中，形成浓度为0.05mg/mL～60mg/mL的无定型二氧化钛的分散液。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述无定型二氧化钛的形状包括纳米球型；和/或，所述分散剂选自有机醇；优选的，所述有机醇包括乙醇、乙二醇、异丙醇、丙醇中的任意一种或两种以上的组合。6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于包括：采用溶胶-凝胶法合成无定型二氧化钛包覆二氧化硅复合材料；优选的，所述制备方法包括：以二氧化硅作为模板超声搅拌分散于乙醇水混合液中，并通过水解将含钛有机化合物水解至模板表面形成无定型二氧化钛。7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于包括：将锌离子化合物溶于溶剂中，形成浓度为0.01wt％～50wt％的锌离子溶液；优选的，所述锌离子化合物包括氯化锌、硝酸锌和醋酸锌中的任意一种或两种以上的组合；优选的，所述溶剂选自有机醇；尤其优选的，所述有机醇包括乙醇、乙二醇、异丙醇、丙醇中的任意一种或两种以上的组...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔺洪振，廖文明，张跃钢，李宛飞，刘美男，肖清波，李付锦，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：发明
国别省市：江苏,32