一种纳米十八面体SrTiO3及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种纳米十八面体SrTiO3及其制备方法和应用，所述制备方法包括：将钛源、锶源、碱溶液和调节剂混合，得到混合溶液，进行水热反应，得到纳米十八面体SrTiO3；所述混合溶液中钛源的浓度为1.0~2.4mol/L，所述锶源的浓度为1.0~2.4mol/L，所述调节剂包括脂肪酸和/或醇。本发明专利技术通过一步水热法，将特定浓度的锶源和特定浓度的钛源与调节剂混合，在强碱条件下，制备出形貌均一、规则、粒径分布较窄的高分散性纳米十八面体SrTiO3，实现了对SrTiO3颗粒形貌与粒度的同时调控，有利于减小SrTiO3禁带宽度，优化了光电子与空穴分离效率，提高了光催化效率。光催化效率。光催化效率。

【技术实现步骤摘要】
一种纳米十八面体SrTiO3及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于材料制备
，涉及一种纳米十八面体SrTiO3及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]钛酸锶（SrTiO3）具有较高的介电常数、较低的介电损耗和较好的热稳定性，还具有优异的光催化、压电和铁电性能，在电子、机械和陶瓷工业等领域应用广泛。在光催化领域，高光子利用率的核心是光致电子与光致空穴的有效分离，而SrTiO3的形貌与结构对于SrTiO3光电荷与光空穴的高效分离起至关重要的作用；其中，粒径大小是影响光载流子转换与分离的重要因素之一。
[0003]目前，SrTiO3制备方法主要有溶胶
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凝胶法，溶解
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沉淀法、熔盐法、化学共沉淀法、溶剂热法和水热法。CN102583517B提供了一种钛酸锶纳米片的制备方法，其采用氨水沉淀钛盐得到钛的羟基氢氧化物沉淀并与硝酸锶一起作为溶剂热反应物料，用乙二醇作为反应体系溶剂，在氢氧化钾矿化剂作用下，于150~240℃溶剂热合成钙钛矿结构钛酸锶自组装纳米片。CN102167396B提供了一种钛酸锶介孔球的制备方法，其将钛的羟基氧化物沉淀和锶的去离子水溶液作为反应物料，加入适宜浓度的氢氧化钾促进晶化，并加入一定量的偏硅酸钠表面活性剂控制形貌，于80~240℃下，水热反应得到单分散的钛酸锶介孔球。CN1082491C利用溶胶凝胶法，以水溶性锶盐和钛酸酯/钛醇盐为原料，以脂肪醇和水为溶剂，在强烈搅拌条件下将锶盐水溶液逐滴加入钛酸酯/钛醇盐的脂肪醇溶液中，搅拌至形成均质凝胶，再将老化后的凝胶在高温下烧结即可制得纳米钛酸锶粉体。
[0004]现有技术中采用溶胶
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凝胶法、化学共沉淀法、溶剂热法和水热法等方法制得了SrTiO3颗粒，但是上述方法制备得到的SrTiO3颗粒形貌不规则，粒度分布不均，颗粒多为微米级，无法实现对SrTiO3的形貌和粒径的有效控制，影响了SrTiO3的光催化效率，因此，制备一种形貌规则、粒径分布均匀的纳米尺度的SrTiO3有利于光催化材料的进一步发展。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种纳米十八面体SrTiO3及其制备方法和应用。本专利技术通过一步水热法，将特定浓度的锶源和特定浓度的钛源与调节剂混合，在强碱条件下，制备出规则、粒径分布较窄的纳米十八面体SrTiO3，实现了对钛酸锶颗形貌与粒度的同时调控，有利于减小SrTiO3禁带宽度，优化了光电子与空穴分离效率，提高了光催化效率。
[0006]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：第一方面，本专利技术提供了一种纳米十八面体SrTiO3的制备方法，所述制备方法包括：将钛源、锶源、碱溶液和调节剂混合，得到混合溶液，进行水热反应，得到纳米十八面体SrTiO3；
所述混合溶液中钛源的浓度为1.0~2.4mol/L，所述锶源的浓度为1.0~2.4mol/L，所述调节剂包括脂肪酸和/或醇。
[0007]本专利技术中钛源的浓度为1.0~2.4mol/L，例如可以是1mol/、1.2mol/L、1.4mol/L、1.6mol/L、1.8mol/L、2mol/L、2.2mol/L或2.4mol/L等，锶源的浓度为1.0~2.4mol/L，例如可以是1mol/、1.2mol/L、1.4mol/L、1.6mol/L、1.8mol/L、2mol/L、2.2mol/L或2.4mol/L等。
[0008]本专利技术采用了一步水热法，一步水热法操作简单，条件温和，具有产品纯度与化学均一性优异的特点；通过一步水热法将特定浓度的锶源和特定浓度的钛源与调节剂混合制备纳米十八面体SrTiO3，在强碱条件下，较高浓度的钛源和锶源形成大量的晶核，能够使产物粒径减小，配合特定的调节剂，能够制备出形貌规则、粒径分布较窄的纳米十八面体SrTiO3单晶颗粒，实现了对钛酸锶颗形貌与粒度的同时调控，减小了SrTiO3禁带宽度；同时，纳米十八面体SrTiO3呈现纳米效应，且形貌规则、粒径分布较窄，优化了光电子与空穴分离效率，提高了光催化效率。
[0009]作为本专利技术所述制备方法的优选技术方案，所述钛源中的Ti和所述锶源中的Sr的摩尔比为1:(0.9~1.1)，例如可以是1:0.9、1:0.95、1:1、1:1.05或1:1.1等。
[0010]所述锶源包括Sr(OH)2和/或SrCl2。
[0011]所述钛源包括TiO2和/或TiCl4。
[0012]作为本专利技术所述制备方法的优选技术方案，所述调节剂中的脂肪酸包括油酸和/或硬脂酸。
[0013]所述调节剂中的醇包括乙二醇和/或1,2
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丙二醇。
[0014]以所述混合溶液的质量为100%计，所述油酸的含量为0~1%，例如可以是0%、0.1%、0.2%、0.4%、0.5%、0.6%、0.8%或1%等，当含量为0%时指混合溶液中不含油酸。
[0015]以所述混合溶液的质量为100%计，所述硬脂酸的含量为0~0.2%，例如可以是0%、0.01%、0.02%、0.04%、0.06%、0.08%、0.1%、0.12%、0.14%、0.16%、0.18%或0.2%等，当含量为0%时指混合溶液中不含硬脂酸。
[0016]以所述混合溶液的质量为100%计，所述乙二醇的含量为0~4%，例如可以是0%、0.1%、0.2%、0.5%、0.8%、1%、1.5%、2%、2.5%、3%、3.5%或4%等，当含量为0%时指混合溶液中不含乙二醇。
[0017]以所述混合溶液的质量为100%计，所述1,2
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丙二醇的含量为0~4%，例如可以是0%、0.1%、0.2%、0.5%、0.8%、1%、1.5%、2%、2.5%、3%、3.5%或4%等，当含量为0%时指混合溶液中不含1,2
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丙二醇。
[0018]需要说明的是，本专利技术中油酸、硬脂酸、乙二醇和1,2
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丙二醇四者的含量不同时为0%。
[0019]本专利技术中，通过对调节剂的种类和含量的进一步调控，能够实现对规则的纳米十八面体SrTiO3单晶颗粒的暴露晶面与尺寸大小的精准调控，进一步提高材料的分散性，优化材料的形貌和尺寸。
[0020]作为本专利技术所述制备方法的优选技术方案，所述调节剂为油酸、硬脂酸、乙二醇和1,2
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丙二醇的混合溶剂，油酸、硬脂酸、乙二醇和1,2
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丙二醇协同作用，复合调节，能够提高纳米颗粒的分散性，调节醇和颗粒表面的相互作用，防止一种调节剂单独使用时浓度和调节剂种类难以配合，导致颗粒分布不均的问题，制备得到更规则的、粒径分布更加均一的纳
米十八面体SrTiO3。
[0021]作为本专利技术所述制备方法的优选技术方案，所述碱溶液的浓度为1~3mol/L，例如可以是1mol/L、1.2mol/L、1.5mol/L、1.8mol/L、2mol/L、2.2mol/L、2.5mol/L、2.8mol/L或3mo本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米十八面体SrTiO3的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将钛源、锶源、碱溶液和调节剂混合，得到混合溶液，进行水热反应，得到纳米十八面体SrTiO3；所述混合溶液中钛源的浓度为1.0~2.4mol/L，所述锶源的浓度为1.0~2.4mol/L，所述调节剂包括脂肪酸和/或醇。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述钛源中的Ti和所述锶源中的Sr的摩尔比为1:(0.9~1.1)；所述锶源包括Sr(OH)2和/或SrCl2；所述钛源包括TiO2和/或TiCl4。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述调节剂中的脂肪酸包括油酸和/或硬脂酸；所述调节剂中的醇包括乙二醇和/或1,2
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丙二醇；以所述混合溶液的质量为100%计，所述油酸的含量为0~1%；以所述混合溶液的质量为100%计，所述硬脂酸的含量为0~0.2%；以所述混合溶液的质量为100%计，所述乙二醇的含量为0~4%；以所述混合溶液的质量为100%计，所述1,2
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丙二醇的含量为0~4%。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述调节剂为油酸、硬脂酸、乙二醇和1,2
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丙二醇的混合溶剂。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碱溶液的浓度为1~3mol/L；所述碱溶液中的碱包括NaOH和/或LiOH；所述混合溶液的pH为10~14。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述混合按照以下步骤进行：将钛源逐滴添加到调节剂中，在冰浴中冷却，搅拌后加入碱溶液和锶源，得到混合溶液。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述水热反应的温度为180~220℃；所述水热反应的时间为24~92h；所述水热反应的升温速率为1~5℃/min；所述水热反...

【专利技术属性】
技术研发人员：张小宸，段东平，张建森，张玉春，贾奇博，井梁，钟莉，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：