The invention discloses a method for preparing titanium dioxide polyhedron with hollow structure by using titanium carbide ultrathin nanosheets. Firstly, ultrathin Ti3C2 nanosheets were prepared, and then dried Ti3C2 nanosheets were prepared by freeze-drying technology. Finally, hollow titanium dioxide polyhedrons were prepared by high temperature air oxidation. The method disclosed by the invention is simple, can be prepared by one-step high temperature oxidation method with low preparation conditions, and can be completed by heat treatment in air atmosphere. In the preparation process, the morphology and structure of the product can be further controlled by adjusting the calcination temperature, heating rate and other parameters, and its performance can be improved.
【技术实现步骤摘要】
一种利用碳化钛超薄纳米片制备具有中空结构的二氧化钛多面体的方法
本专利技术涉及纳米材料
,具体是涉及一种利用碳化钛超薄纳米片制备具有中空结构的二氧化钛多面体的方法。
技术介绍
具有中空结构的纳米材料因具有低密度、大比表面积、短的电荷传输距离、丰富的电化学活性位点等优势,在能量存储和转换等方面表现出巨大的应用潜力,可广泛应用于锂离子电池(LIB)、混合超级电容器(HSC)、锂硫(Li-S)电池、水分离装置等设备中。本领域技术人员通过改变它们的几何形态、化学组成、构建块和内部结构可对其性能进行调节。而具有各向异性的多面体纳米材料因具有暴露的高活性的晶面,在催化、传感、电极材料和自组装等领域被广泛应用。基于上述内容可以想见,具有中空结构的多面体纳米材料将兼具中空结构和多面体的优势而得到更好的应用。TiO2是一种带隙为3.0-3.2eV的半导体,因优异的稳定性和低成本而被应用于光催化产氢、光催化降解、储能等领域。具有中空结构的TiO2多面体具有突出的性能优势,合成具有中空结构的TiO2多面体具有重要意义。化学转化是制备中空结构的有效方法,徐等人通过氢和氟离子对纳米管进行电场定向化学蚀刻引起阳极氧化TiO2纳米管的分裂,从而形成具有多孔壁的管中管TiO2阵列。Lin等人通过Na2EDTA辅助离子交换途径,使用CaTiO3微立方体作为自牺牲模板制造TiO2中空微孔。Wang等人通过Cu2O八面体的多步骤硬化方法合成了新型TiO2纳米笼,并通过使用不同形貌的模板制备二氧化钛空心椭圆体、空心胶囊和空心假立方体。这些方法的步骤均较为繁琐,在实际应用时存在一定的限制性。 ...
【技术保护点】
1.一种利用碳化钛超薄纳米片制备具有中空结构的二氧化钛多面体的方法,其特征在于,具体操作步骤为:1)超薄Ti3C2纳米片的制备;2)取3 mL超薄Ti3C2纳米片在冰箱冷冻层中冷冻12 h;3)将冷冻后的超薄Ti3C2纳米片在冷冻干燥机中冷冻干燥24 h得到氧化所需的Ti3C2纳米片;4)将步骤3的产物置于马弗炉中于空气氛围下通过控制升温速率、氧化温度和保温时间高温氧化制备具有中空结构的TiO2多面体。
【技术特征摘要】
1.一种利用碳化钛超薄纳米片制备具有中空结构的二氧化钛多面体的方法,其特征在于,具体操作步骤为:1)超薄Ti3C2纳米片的制备;2)取3mL超薄Ti3C2纳米片在冰箱冷冻层中冷冻12h;3)将冷冻后的超薄Ti3C2纳米片在冷冻干燥机中冷冻干燥24h得到氧化所需的Ti3C2纳米片;4)将步骤3的产物置于马弗炉中于空气氛围下通过控制升温速率、氧化温度和保温时间高温氧化制备具有中空结构的TiO2多面体。2.如权利要求1所述的一种利用碳化钛超薄纳米片制备具有中空结构的二氧化钛多面体的方法,其特征在于,步骤4中在马弗炉中进行高温氧化时的升温速率范围为0.1-1℃/min,氧化温度范围为450-900℃,保温时间为1-5h。3.如权利要求2所述的一种利用碳化钛超薄纳米片制备具有中空结构的二氧化钛多面体的方法...
【专利技术属性】
技术研发人员:赵为为,彭佳丽,赵强,刘淑娟,黄维,
申请(专利权)人:南京邮电大学,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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