制备富含{001}／{010}／{101}晶面锐钛矿TiO₂单晶的方法

摘要

本发明涉及锐钛矿二氧化钛单晶领域，具体为一种制备富含{001}/{010}/{101}晶面锐钛矿TiO2单晶的方法。该方法开辟了全新的富含{001}/{010}/{101}之一种或两种以上晶面锐钛矿的合成方法，使得高活性晶面能够在更加简单而温和的条件下大量获得，解决制备困难的问题，从而可以将富含高活性晶面的锐钛矿二氧化钛单晶产品广泛的应用于光催化降解污染物、光解水制氢、染料敏华太阳能电池和光还原二氧化碳的应用中。该方法将前躯体装入含特定反应溶质离子的溶液中，经50~300℃加热处理2h~240h，可得到不同粒径分布的上述三种晶面分别占优的二氧化钛单晶颗粒，该产品具有表面积大、高反应活性、高反应选择性等优点，可望广泛和有效的应用于各种光催化应用当中。

主权项

一种制备富含{001}/{010}/{101}晶面锐钛矿TiO2单晶的方法，其特征在于：首先，选取不同成分的具有层状结构的钛酸盐，作为水热合成的前躯体；然后，将前驱体均匀分散到含特定反应溶质离子的溶液中，特定反应溶质离子的摩尔浓度为0.5mM~3M，钛酸盐与含特定反应溶质离子溶液的质量/体积之间的比例为2g/20mL~1g/8000mL；将其用反应釜密封后，放入烘箱水热合成处理，加热温度为50~300℃，加热时间为2h~240h，冷却后收集白色沉淀物，用去离子水清洗、离心、烘干，烘干温度为50~120℃，得到富含高活性晶面的锐钛矿二氧化钛单晶颗粒；所得到的二氧化钛单晶颗粒，大小可控，颗粒尺寸为20nm~6μm，{001}、{010}、{101}之一种或两种以上晶面比例在80%以上；其中，特定反应溶质离子为联氨或其水合物、含氟酸根盐或含氧酸根，含氧酸根为氯酸根、硫酸根、硝酸根、碳酸根、磷酸根、碘酸根、硼酸根、草酸根、上述元素的亚、次或高酸根离子或过氧酸根。