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《吉林大学》 2004年
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金红石纳米复合钛白的合成、表征及稻壳制备纳米级高纯二氧化硅的研究

陶楠楠  
【摘要】:纳米二氧化钛因具有很高的光活性、抗紫外线能力强、高电阻和介电常数、化学稳定性好等宝贵性能,而广泛应用于高档功能涂料、防晒化妆品、光催化、光电转换、传感器、电子器件等许多高科技领域。随着其产品逐步向精细化和功能化的方向发展,人们对纳米二氧化钛的形貌、晶相结构及颗粒尺寸的控制越来越成为急需解决的问题。通过引入晶核,首次将TiO2与硅灰石在低温下化学组装成功能性的纳米金红石型TiO2/硅灰石复合体,实现了性能及性价比的优化,已申请专利。发表文章二篇,它有特点是避免了必须经高温锐钛矿→金红石的相转变来制备金红石型TiO2的传统工艺。通过系统地研究工作,得到了许多有价值的结论和创新性的结果。 将硅灰石表面经细微调整,在其表面均匀组装一纳米TiO2层,得到功能性纳米TiO2/硅灰石复合体,并通过引入晶核,在低温下得到纳米金红石型TiO2/硅灰石复合体,此复合体的制备属首创。扫描电镜检测表明,复合体粒度均匀,约0.2(0.4(m,与TiO2颜料的最佳粒径相符合,且此TiO2/硅灰石复合体白度好;进一步由透射电镜观察,硅灰石表层TiO2粒度只有3(4nm,且分散均匀。因此纳米TiO2/硅灰石复合体既具有良好的颜料性能,又能发挥纳米TiO2的特殊性质,从而实现了性能的优化组合。 纳米二氧化钛新用途的开发及其在实际中的应用,很大程度上依赖于对其形貌、晶相结构及颗粒尺寸的控制。如何实现锐钛矿→金红石型TiO2的低温 WP=87 相转变及不同晶型TiO2成核机制的研究仍是材料科学领域急待解决的问题。本论文通过对TiO2纳米材料的合成方法、成核及结晶过程的控制研究及对TiO2复合材料的性能研究,加深了对不同晶型纳米TiO2的形成机制的认识和理解,为解决纳米TiO2的功能化和真正实用化问题提供有效的途径。 另一部分工作是采用预处理-燃烧的工艺可以由稻壳直接获得纳米级高纯二氧化硅。通过对比预处理采用的试剂,盐酸(体积比1:10)最佳;通过电镜照片、差热以及元素分析首次对其机理进行了研究,发现通过预处理不仅可以除去稻壳中的金属元素的同时稻壳的结构发生改变,其燃烧性质也发生改变,稻壳更容易燃烧。通过超声处理最终可以得到粒径在30nm~50nm,纯度超过99.5%的二氧化硅。此法制备的二氧化硅有广泛的应用背景如制作电子元件、高纯石英玻璃等产品。
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TQ621;TQ127.2

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