本發(fā)明涉及一種空心六棱柱組成的二氧化鈦多面體及其制備方法，屬于光催化材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
目前，環(huán)境污染與能源短缺成為人們共同關(guān)注的問題。以半導(dǎo)體為催化劑的光催化技術(shù)近年來成為一種有效的治理環(huán)境污染和高效利用太陽能的有效途徑。二氧化鈦?zhàn)鳛橐环N半導(dǎo)體光催化劑材料，由于其具有安全無毒、生產(chǎn)成本低、耐酸堿腐蝕、化學(xué)穩(wěn)定性高、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于光催化降解有機(jī)污染物領(lǐng)域。目前，多種多樣形貌的二氧化鈦已被合成出來，例如：納米片、納米棒、納米線、納米管和微納米球等。大量的研究表明二氧化鈦的光催化性能很大程度上取決于其微觀形貌，因此制備具有特殊微觀形貌的二氧化鈦微納米材料對提高降解有機(jī)污染物的性能具有很大的意義。人們通常采用模板法制備新穎形貌的二氧化鈦。例如以碳球，聚苯乙烯球等作為模板，通過煅燒或者蝕刻去除內(nèi)部模板，獲得空心結(jié)構(gòu)二氧化鈦球。但該方法存在成本高，形貌的可控性差，工藝復(fù)雜等缺點(diǎn)，使其在合成二氧化鈦中受到了極大的限制。因此利用簡單、可重復(fù)性好、低成本的方法合成形貌新穎的二氧化鈦仍是個巨大的挑戰(zhàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種由空心六棱柱組成的二氧化鈦多面體的制備方法，該方法制備的二氧化鈦形貌新穎，比表面積大，性能優(yōu)異。本發(fā)明的制備方法簡單，重復(fù)性好，可控性好，有效的克服了模板法工藝復(fù)雜、成本高、形貌可控性差的缺陷。本發(fā)明利用醇、鈦前驅(qū)體、誘導(dǎo)劑，經(jīng)過溶劑熱反應(yīng)及煅燒兩步制備出空心六棱柱組成的多面體二氧化鈦，該方法不使用模板，制備的樣品形貌新穎，比表面積大，形貌可控性強(qiáng)，具有很強(qiáng)的實(shí)用性，在光催化性能、光解水方面以及太陽能電池具有潛在的應(yīng)用。本發(fā)明為了實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案為：本發(fā)明提供了一種由空心六棱柱組成的二氧化鈦多面體的制備方法，包括以下步驟：(1)在辛醇中加入鈦酸四丁酯，攪拌均勻，然后逐滴加入氫氟酸，攪拌均勻后轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中進(jìn)行溶劑熱反應(yīng)，反應(yīng)后洗滌得到二氧化鈦的前驅(qū)體；(2)將二氧化鈦前驅(qū)體在馬弗爐中進(jìn)行煅燒，得到由空心的六棱柱組成的二氧化鈦多面體。進(jìn)一步的，上述方法步驟（1）中，所述辛醇和鈦酸四丁酯的體積比為25:2。進(jìn)一步的，上述方法步驟（1）中，所述氫氟酸同鈦酸四丁酯的體積比為05-0.6:1。上述方法步驟（1）中，所述溶劑熱反應(yīng)的溫度為100-200℃，溶劑熱反應(yīng)的時間為1-40h。進(jìn)一步的，上述方法步驟（2）中，所述二氧化鈦前驅(qū)體在500-800℃下保溫煅燒2~4h。所述方法中，煅燒時的以升溫速率為1~5℃/min升溫至500-800℃。進(jìn)一步的，所述二氧化鈦前驅(qū)體是由邊長為400-800nm的六棱柱組成。按照上述的制備方法制備得到的由空心六棱柱組成的二氧化鈦多面體也在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。本發(fā)明利用溶劑熱反應(yīng)結(jié)合煅燒相結(jié)合的方法制備出尺寸可調(diào)的二氧化鈦多面體，通過合理的調(diào)控溶劑的種類、反應(yīng)各組分的含量、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間以及煅燒溫度，對空心六棱柱組成的多面體二氧化鈦的表面形貌進(jìn)行調(diào)整，有效的控制納米材料的生長過程，最終得到形貌規(guī)則、尺寸分布范圍窄的納米材料。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)為：1.本發(fā)明制備所得的空心六棱柱組成的多面體二氧化鈦形貌獨(dú)特新穎，比表面積大，尺寸分布范圍窄、粒徑可調(diào)，為降解有機(jī)物提供了更多的活性位點(diǎn)，有利于提高光催化性能，在光催化降解有機(jī)污染物及太陽能電池等應(yīng)用領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。2.制備工藝簡單可控，產(chǎn)物微觀形貌重復(fù)性好，對于空心六棱柱組成的多面體二氧化鈦的表面狀態(tài)的調(diào)整可操作性強(qiáng)，適合工業(yè)化生產(chǎn)。附圖說明圖1為本發(fā)明實(shí)施例1合成的空心六棱柱組成的多面體二氧化鈦的前驅(qū)體與煅燒后二氧化鈦的X射線衍射（XRD）圖譜。圖2為本發(fā)明實(shí)施例1合成的六棱柱組成的多面體二氧化鈦的前驅(qū)體掃描電鏡（SEM）圖。圖3為本發(fā)明實(shí)施例1合成的空心六棱柱組成的多面體二氧化鈦掃描電鏡（SEM）圖。圖4為本發(fā)明實(shí)施例2合成的六棱柱組成的多面體二氧化鈦的掃描電鏡（SEM）圖。圖5為本發(fā)明實(shí)施例5合成的六棱柱組成的多面體二氧化鈦的前驅(qū)體掃描電鏡（SEM）圖。圖6為本發(fā)明實(shí)施例6合成的六棱柱組成的多面體二氧化鈦的前驅(qū)體掃描電鏡（SEM）圖。圖7為本發(fā)明實(shí)施例9合成的六棱柱組成的多面體二氧化鈦的前驅(qū)體掃描電鏡（SEM）圖。圖8為本發(fā)明實(shí)施例10合成的六棱柱組成的多面體二氧化鈦的前驅(qū)體掃描電鏡（SEM）圖。具體實(shí)施方式下面通過實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的闡述，應(yīng)該明白的是，下述說明僅是為了解釋本發(fā)明，并不對其內(nèi)容進(jìn)行限定。實(shí)施例11.1將25mL辛醇在攪拌條件下緩慢加入2mL的鈦酸四丁酯，攪拌均勻得混合溶液；1.2將1mL的氫氟酸逐滴加入到上述混合溶液中，充分?jǐn)嚢杈鶆颍?.3將上述攪拌均勻后的溶液轉(zhuǎn)移到反應(yīng)釜中，于160°C的條件下反應(yīng)10h，待反應(yīng)結(jié)束后，經(jīng)過離心分離洗滌，即得六棱柱組成的多面體二氧化鈦的前驅(qū)體；1.4將該前驅(qū)體于馬弗爐中650°C以2°C/min的速率煅燒2h后所得到產(chǎn)物為二氧化鈦。圖1中含該實(shí)施例所得樣品的X射線衍射圖譜，圖2為所得前驅(qū)體的掃面電鏡圖片，圖3為煅燒后二氧化鈦的掃面電鏡圖片。從圖1中可以看出，所得產(chǎn)品為鈦醇鹽。從圖2中所得前驅(qū)體的掃描電鏡圖片看出，該前驅(qū)體由邊長為500nm的六棱柱組成的多面體。從圖3煅燒后二氧化鈦的掃描電鏡圖片可以看出，煅燒后得到空心的六棱柱組成的多面體二氧化鈦。實(shí)施例22.1將25mL辛醇在攪拌條件下緩慢加入2mL的鈦酸四丁酯，攪拌均勻得混合溶液；2.2將1.2mL的氫氟酸逐滴加入到上述混合溶液中，充分?jǐn)嚢杈鶆颍?.3將上述攪拌均勻后的溶液轉(zhuǎn)移到反應(yīng)釜中，于160°C的條件下反應(yīng)10h，待反應(yīng)結(jié)束后，經(jīng)過離心分離洗滌，即得六棱柱組成的多面體二氧化鈦的前驅(qū)體。2.4將該前驅(qū)體于馬弗爐中550°C以1°C/min的速率煅燒2h后所得到產(chǎn)物為二氧化鈦多面體。圖4為二氧化鈦多面體的掃描電鏡圖片，從圖4煅燒后二氧化鈦的掃描電鏡圖片可以看出，煅燒后得到空心的六棱柱組成的二氧化鈦多面體。實(shí)施例33.1將25mL辛醇在攪拌條件下緩慢加入2mL的鈦酸四丁酯，攪拌均勻得混合溶液；3.2將1.1mL的氫氟酸逐滴加入到上述混合溶液中，充分?jǐn)嚢杈鶆颍?.3將上述攪拌均勻后的溶液轉(zhuǎn)移到反應(yīng)釜中，于160°C的條件下反應(yīng)10h，待反應(yīng)結(jié)束后，經(jīng)過離心分離洗滌，即得邊長為400nm六棱柱組成的多面體二氧化鈦的前驅(qū)體；3.4將該前驅(qū)體于馬弗爐中800°C以1°C/min的速率煅燒4h后所得到產(chǎn)物為二氧化鈦多面體。實(shí)施例44.1將25mL辛醇在攪拌條件下緩慢加入2mL的鈦酸四丁酯，攪拌均勻得混合溶液；4.2將1.1mL的氫氟酸逐滴加入到上述混合溶液中，充分?jǐn)嚢杈鶆颍?.3將上述攪拌均勻后的溶液轉(zhuǎn)移到反應(yīng)釜中，于100°C的條件下反應(yīng)40h，待反應(yīng)結(jié)束后，經(jīng)過離心分離洗滌，即得六棱柱組成的多面體二氧化鈦的前驅(qū)體；4.4將該前驅(qū)體于馬弗爐中500°C以5°C/min的速率煅燒3h后所得到產(chǎn)物為二氧化鈦多面體。實(shí)施例55.1將25mL辛醇在攪拌條件下緩慢加入2mL的鈦酸四丁酯，攪拌均勻得混合溶液；5.2將1.2mL的氫氟酸逐滴加入到上述混合溶液中，充分?jǐn)嚢杈鶆颍?.3將上述攪拌均勻后的溶液轉(zhuǎn)移到反應(yīng)釜中，于120°C的條件下反應(yīng)20h，待反應(yīng)結(jié)束后，經(jīng)過離心分離洗滌，即得六棱柱組成的多面體二氧化鈦的前驅(qū)體。從圖5所得前驅(qū)體的掃描電鏡圖片看出，該前驅(qū)體由邊長為600nm的六棱柱組成的多面體；5.4將該前驅(qū)體于馬弗爐中600°C以2°C/min的速率煅燒2h后所得到產(chǎn)物為二氧化鈦多面體。實(shí)施例66.1將25mL辛醇在攪拌條件下緩慢加入2mL的鈦酸四丁酯，攪拌均勻得混合溶液；6.2將1.0mL的氫氟酸逐滴加入到上述混合溶液中，充分?jǐn)嚢杈鶆颍?.3將上述攪拌均勻后的溶液轉(zhuǎn)移到反應(yīng)釜中，于140°C的條件下反應(yīng)20h，待反應(yīng)結(jié)束后，經(jīng)過離心分離洗滌，即得六棱柱組成的多面體二氧化鈦的前驅(qū)體。從圖6為所得前驅(qū)體的掃面電鏡圖片看出，該前驅(qū)體由邊長為500nm的六棱柱組成的多面體；6.4將該前驅(qū)體于馬弗爐中650°C以2°C/min的速率煅燒2h后所得到產(chǎn)物為二氧化鈦多面體。實(shí)施例77.1將25mL辛醇在攪拌條件下緩慢加入2mL的鈦酸四丁酯，攪拌均勻得混合溶液；7.2將1mL的氫氟酸逐滴加入到上述混合溶液中，充分?jǐn)嚢杈鶆颍?.3將上述攪拌均勻后的溶液轉(zhuǎn)移到反應(yīng)釜中，于200°C的條件下反應(yīng)2h，待反應(yīng)結(jié)束后，經(jīng)過離心分離洗滌，即得邊長為800nm六棱柱組成的多面體二氧化鈦的前驅(qū)體；7.4將該前驅(qū)體于馬弗爐中600°C以2°C/min的速率煅燒2h后所得到產(chǎn)物為二氧化鈦。實(shí)施例88.1將25mL辛醇在攪拌條件下緩慢加入2mL的鈦酸四丁酯，攪拌均勻得混合溶液；8.2將1.1mL的氫氟酸逐滴加入到上述混合溶液中，充分?jǐn)嚢杈鶆颍?.3將上述攪拌均勻后的溶液轉(zhuǎn)移到反應(yīng)釜中，于160°C的條件下反應(yīng)10h，待反應(yīng)結(jié)束后，經(jīng)過離心分離洗滌，即得六棱柱組成的多面體二氧化鈦的前驅(qū)體；8.4將該前驅(qū)體于馬弗爐中800°C以2°C/min的速率煅燒2h后所得到產(chǎn)物為二氧化鈦。實(shí)施例99.1將25mL辛醇在攪拌條件下緩慢加入2mL的鈦酸四丁酯，攪拌均勻得混合溶液；9.2將1.1mL的氫氟酸逐滴加入到上述混合溶液中，充分?jǐn)嚢杈鶆颍?.3將上述攪拌均勻后的溶液轉(zhuǎn)移到反應(yīng)釜中，于160°C的條件下反應(yīng)1h，待反應(yīng)結(jié)束后，經(jīng)過離心分離洗滌，即得六棱柱組成的多面體二氧化鈦的前驅(qū)體。從圖7所得前驅(qū)體的掃描電鏡圖片看出，該前驅(qū)體由邊長為500nm的六棱柱組成的多面體；9.4將該前驅(qū)體于馬弗爐中550°C以2°C/min的速率煅燒2h后所得到產(chǎn)物為二氧化鈦。實(shí)施例1010.1將25mL辛醇在攪拌條件下緩慢加入2mL的鈦酸四丁酯，攪拌均勻得混合溶液；10.2將1.1mL的氫氟酸逐滴加入到上述混合溶液中，充分?jǐn)嚢杈鶆颍?0.3將上述攪拌均勻后的溶液轉(zhuǎn)移到反應(yīng)釜中，于160°C的條件下反應(yīng)5h，待反應(yīng)結(jié)束后，經(jīng)過離心分離洗滌，即得六棱柱組成的多面體二氧化鈦的前驅(qū)體。從圖8所得前驅(qū)體的掃描電鏡圖片看出，該前驅(qū)體由邊長為500nm的六棱柱組成的多面體；10.4將該前驅(qū)體于馬弗爐中650°C以2°C/min的速率煅燒2h后所得到產(chǎn)物為二氧化鈦。對比例11.1將25.5mL辛醇在攪拌條件下緩慢加入2mL的鈦酸四丁酯，攪拌均勻得混合溶液；1.2將1.3mL的氫氟酸逐滴加入到上述混合溶液中，充分?jǐn)嚢杈鶆颍?.3將上述攪拌均勻后的溶液轉(zhuǎn)移到反應(yīng)釜中，于160°C的條件下反應(yīng)10h，待反應(yīng)結(jié)束后，經(jīng)過離心分離洗滌，即得二氧化鈦的前驅(qū)體。1.4將該前驅(qū)體于馬弗爐中650°C以2°C/min的速率煅燒2h后所得到產(chǎn)物為二氧化鈦，得到的二氧化鈦尺寸分布范圍大，具有團(tuán)聚現(xiàn)象，且不再具有六棱柱的形貌結(jié)構(gòu)，各組分的體積比對產(chǎn)品形貌的控制及生長具有較大影響。對比例22.1將24.5mL辛醇在攪拌條件下緩慢加入2mL的鈦酸四丁酯，攪拌均勻得混合溶液；2.2將0.9mL的氫氟酸逐滴加入到上述混合溶液中，充分?jǐn)嚢杈鶆颍?.3將上述攪拌均勻后的溶液轉(zhuǎn)移到反應(yīng)釜中，于160°C的條件下反應(yīng)10h，待反應(yīng)結(jié)束后，經(jīng)過離心分離洗滌，即得二氧化鈦的前驅(qū)體。2.4將該前驅(qū)體于馬弗爐中650°C以2°C/min的速率煅燒2h后所得到產(chǎn)物為二氧化鈦，得到的二氧化鈦尺寸分布范圍大，分散性差，且不再具有六棱柱的形貌結(jié)構(gòu)，各組分的體積比對產(chǎn)品形貌的控制及生長具有較大影響。