钛-铋氧化物复合纳米颗粒的制备方法技术

本发明专利技术涉及钛-铋氧化物复合纳米颗粒的制备方法，配制0.1mol/L的TiCl4水-乙醇溶液，加入表面活性剂，搅拌0.5h-5h，滴加由有机酸、无机酸、蒸馏水和有机醇组成的稀酸溶液，搅拌0.5h-5h，得到氧化钛溶胶；配制0.1mol/L的Bi(NO3)3·5H2O水溶液，依次加入硝酸、柠檬酸、交联剂、N,N-亚甲基双丙烯酰胺，溶解，加入引发剂，搅拌下滴加氨水，至氧化铋溶胶形成；氧化铋溶胶于搅拌下加热，滴加氧化钛溶胶，搅拌至出现果冻状胶体；将复合溶胶烘干得到干凝胶；将干凝胶置于马弗炉中煅烧，磨碎，得到钛-铋氧化物复合纳米颗粒，粒径为10～100nm。制备方法简单，污染小，易于操作。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，属于复合纳米材料制备

技术介绍
纳米材料是尺寸为I IOOnm之间的纳米粒子，通过大量的理论和实验研究表明，当颗粒小于一定尺寸时，能表现出其他常规材料更优异或不具备的性能，在光、电、磁、催化、敏感等方面有非常广泛的应用，而且还具有特殊的表面效应、体积效应、量子尺寸效应及隧道效应。纳米氧化钛(TiO2)光催化活性高、稳定性好、对人体无毒，在半导体光催化领域应用广泛，在有机废水降解、重金属离子还原、空气净化、杀菌、防雾等方面都有应用。其制备的方法一般有气相法和液相法两大类，气相法有TiCl4氢氧火焰法、TiCl4气相氧化法等。液相法包括沉淀法、水热法和溶解凝胶法等。 氧化铋也是一种重要的功能性材料，可以用于固体推进剂燃速催化剂、无机颜料、有机合成催化剂、塑料阻燃剂、压敏电阻、显像管等方面。纳米氧化铋则更具优异性能，可以用于光学材料、电子材料、超导材料等。其制备方法一般有:气相法、固相法和液相法。气相法中常用喷雾-燃烧法，固相法主要是物理研磨，液相法使用最多，主要有化学沉淀法、水解法、溶胶凝胶法等，各有优缺点。在太阳能电池浆料的制备中，需要添加一些金属氧化物来调整浆料的性能，氧化钛和氧化铋可以用于太阳能电池背铝浆料和背银浆料中。一般使用微米级别的颗粒，且分别添加。其用量和配比对浆料最终性能并不明显。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种。本专利技术的目的通过以下技术方案来实现: ，包含以下步骤: Ia)氧化钛溶胶的制备:配制0.lmol/L的TiCl4水-乙醇溶液，加入表面活性剂，搅拌0.5h 5h，滴加由有机酸、无机酸、蒸馏水和乙醇组成的稀酸溶液，继续搅拌0.5h 5h，得到淡黄色透明溶胶； Ib)氧化铋溶胶的制备:配制0.lmol/L的Bi (NO3)3.5Η20水溶液，依次加入浓度为68%的浓硝酸、柠檬酸、交联剂、N，N-亚甲基双丙烯酰胺，室温搅拌溶解，然后加入引发剂，搅拌下滴加氨水至ρΗ8.8 9.2,加热直至无色透明溶胶形成； 2)复合溶胶的制备:将步骤Ib)制备得到的氧化铋溶胶于搅拌下加热，缓慢滴加步骤Ia)制备得到的氧化钛溶胶，氧化钛与氧化铋摩尔比为1:5，控制体系的ρΗ=7.8 8.2 ;保温搅拌至出现果冻状胶体；3)复合凝胶的制备:将复合溶胶置于烘箱中，烘干得到干凝胶； 4)煅烧:根据TG-DSC(热重-差示扫描量热法)分析结果，将干凝胶置于马弗炉中煅烧，磨碎，得到钛-秘氧化物复合纳米颗粒，其粒径为10 lOOnm。进一步地，上述的,其中，步骤Ia)中表面活性剂为甘露醇、吐温80、聚乙二醇6000或聚山梨酯80，加入量为TiCl4水-乙醇溶液总量的0.05 0.5wt%。步骤Ia)中有机酸为柠檬酸、醋酸或丙酸，浓度为I 10% ;无机酸为盐酸、磷酸或硫酸，浓度为0.5 5% ;有机酸与无机酸的重量比为1: (I 10)。更进一步地，上述的,其中，步骤Ib)中硝酸的加入量为Bi(NO3)3.5H20水溶液总量的10 30wt%。步骤Ib)中柠檬酸的用量为Bi(NO3)3.5Η20水溶液总量的10 50 wt% ;N，N-亚甲基双丙烯酰胺的用量为Bi (NO3) 3.5Η20水溶液总量的5 20wt%。步骤Ib)中交联剂为丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、二甲基丙烯酰胺或异丙基丙烯酰胺，其用量为Bi (NO3)3.5H20水溶液总量的10 50 wt%。步骤Ib)中引发剂为过硫酸钠、过硫酸钾或过硫酸铵，其用量为Bi (NO3)3.5H20水溶液总量的0.1 2wt%0更进一步地，上述的,其中，步骤2)中体系温度控制在60±5°C，保温搅拌时间控制在8 24小时。再进一步地，上述的，其中，步骤3)中烘干温度为50 80°C，烘干时间为10±5小时。再进一步地，上述的,其中，步骤4)中煅烧温度为400 660°C，时间为2 8小时。本专利技术技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在: 本专利技术钛-铋氧化物复合纳米颗粒以四氯化钛为钛源，以硝酸铋为铋源，采用溶胶凝胶方法制备而得，所制备的钛-铋氧化物复合纳米颗粒粒径范围10 lOOnm，制备方法简单，污染小，易于操作，适合于工业放大。该复合氧化物纳米颗粒添加到太阳能电池用背极铝浆中，可提升开路电压和短路电流，添加到背面银浆中，能够有效地降低其与硅表面的接触电阻，降低电池的串联电阻，从而达到提升太阳能电池的光电转换效率的作用。具体实施例方式本专利技术通过溶胶凝胶法制成钛-铋氧化物复合纳米颗粒，该复合纳米材料添加到浆料中，可提升浆料性能。制备钛-秘氧化物复合纳米颗粒时，其工艺步骤: Ia)氧化钛溶胶的制备:配制0.lmol/L的TiCl4水-乙醇溶液，加入表面活性剂，搅拌0.5h-5h至完全溶解，缓慢滴加由有机酸、无机酸、蒸馏水和乙醇组成的稀酸溶液，继续搅拌0.5h-5h，得到淡黄色透明溶胶；其中，表面活性剂为甘露醇、吐温80、聚乙二醇6000或聚山梨酯80，加入量为TiCl4水-乙醇溶液溶液总量的0.05 0.5wt% ;有机酸为柠檬酸、醋酸或丙酸，浓度为I 10% ;无机酸为盐酸、磷酸或硫酸，浓度为0.5 5% ;有机酸与无机酸的重量比为1: (I 10); Ib)氧化铋溶胶的制备:配制0.lmo l/L的Bi (NO3)3.5H20水溶液，依次加入浓度为68%的浓硝酸、柠檬酸、交联剂、N，N-亚甲基双丙烯酰胺，室温搅拌溶解，然后加入引发剂，搅拌下滴加氨水至pH=8.8 9.2，加热直至无色透明溶胶形成；其中，硝酸的加入量为Bi (NO3) 3.5H20水溶液总量的10 30wt% ;柠檬酸的用量为Bi (NO3) 3.5H20水溶液总量的10 50 wt% ；N, N-亚甲基双丙烯酰胺的用量为Bi (NO3) 3.5H20水溶液总量的5 20wt%;交联剂为丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、二甲基丙烯酰胺或异丙基丙烯酰胺，其用量为Bi (NO3)3.5Η20水溶液总量的10 50 wt% ;引发剂为过硫酸钠、过硫酸钾或过硫酸铵，其用量为Bi (NO3) 3.5H20水溶液总量的0.1 2wt% ； 2)复合溶胶的制备:将步骤Ib)制备得到的氧化铋溶胶于搅拌下加热，缓慢滴加步骤Ia)制备得到的氧化钛溶胶，氧化钛与氧化铋摩尔比为1:5，控制体系的pH=7.8 8.2 ;保温搅拌至出现果冻状胶体；其中，体系温度控制在60±5°C，保温搅拌时间控制在8 24小时； 3)复合凝胶的制备:将复合溶胶置于烘箱中，烘干得到干凝胶；其中，烘干温度为50 80°C，烘干时间为10±5小时； 4)煅烧:根据TG-DSC(差热-热重)分析结果，将干凝胶置于马弗炉中煅烧，磨碎，得到钛-铋氧化物复合纳米颗 粒，其粒径为10 IOOnm ;其中，煅烧温度为400 660°C，时间为2 8小时。实施例1 氧化钛溶胶的制备:准确称量0.56g TiCl4溶于20g水和9g乙醇的混合溶液中，配制成0.lmol/L的TiCl4水-乙醇溶液，加入吐温80，加入量为0.02g，搅拌下加热至溶解，约需0.5h ;继而，缓慢滴加醋酸、盐酸和乙醇的混合液，继续搅拌0.5h，得到淡黄色透明溶胶。醋酸浓度为10%，盐酸浓度为1%，本文档来自技高网...

【技术保护点】
钛?铋氧化物复合纳米颗粒的制备方法，其特征在于包含以下步骤：1a）氧化钛溶胶的制备：配制0.1mol/L的TiCl4水?乙醇溶液，加入表面活性剂，搅拌0.5h～5h，滴加由有机酸、无机酸、蒸馏水和乙醇组成的稀酸溶液，继续搅拌0.5h～5h，得到淡黄色透明溶胶；1b）氧化铋溶胶的制备：配制0.1mol/L的Bi(NO3)3·5H2O水溶液，依次加入浓度为68%的浓硝酸、柠檬酸、交联剂、N,N?亚甲基双丙烯酰胺，室温搅拌溶解，然后加入引发剂，搅拌下滴加氨水至pH=8.8～9.2，加热直至无色透明溶胶形成；2）复合溶胶的制备：将步骤1b）制备得到的氧化铋溶胶于搅拌下加热，缓慢滴加步骤1a）制备得到的氧化钛溶胶，氧化钛与氧化铋摩尔比为1:5，控制体系的pH=7.8～8.2；保温搅拌至出现果冻状胶体；3）复合凝胶的制备：将复合溶胶置于烘箱中，烘干得到干凝胶；4）煅烧：根据TG?DSC分析结果，将干凝胶置于马弗炉中煅烧，磨碎，得到钛?铋氧化物复合纳米颗粒，其粒径为10～100nm。

【技术特征摘要】
1.钛-铋氧化物复合纳米颗粒的制备方法，其特征在于包含以下步骤: Ia)氧化钛溶胶的制备:配制0.lmol/L的TiCl4水-乙醇溶液，加入表面活性剂，搅拌0.5h 5h，滴加由有机酸、无机酸、蒸馏水和乙醇组成的稀酸溶液，继续搅拌0.5h 5h，得到淡黄色透明溶胶； Ib)氧化铋溶胶的制备:配制0.lmol/L的Bi (NO3)3.5Η20水溶液，依次加入浓度为68%的浓硝酸、柠檬酸、交联剂、N，N-亚甲基双丙烯酰胺，室温搅拌溶解，然后加入引发剂，搅拌下滴加氨水至ρΗ=8.8 9.2,加热直至无色透明溶胶形成； 2)复合溶胶的制备:将步骤Ib)制备得到的氧化铋溶胶于搅拌下加热，缓慢滴加步骤Ia)制备得到的氧化钛溶胶，氧化钛与氧化铋摩尔比为1:5，控制体系的ρΗ=7.8 8.2 ;保温搅拌至出现果冻状胶体； 3)复合凝胶的制备:将复合溶胶置于烘箱中，烘干得到干凝胶； 4)煅烧:根据TG-DSC分析结果，将干凝胶置于马弗炉中煅烧，磨碎，得到钛-铋氧化物复合纳米颗粒，其粒径为10 lOOnm。2.根据权利要求1所述的钛-铋氧化物复合纳米颗粒的制备方法，其特征在于:步骤Ia)中表面活性剂为甘露醇、吐温80、聚乙二醇6000或聚山梨酯80，加入量为TiCl4水-乙醇溶液总量的0.05 0.5wt%。3.根据权利要求1所述的钛-铋氧化物复合纳米颗粒的制备方法，其特征在于:步骤Ia)中有机酸为柠檬酸、醋酸或丙酸，浓度为I 10% ;无机酸为盐酸、磷酸或硫酸，浓度为0....

【专利技术属性】
技术研发人员：徐剑锋，曾淼，蒋长生，
申请(专利权)人：苏州开元民生科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：