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《华中师范大学》 2006年
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氧化钛纳米结构的形貌控制与表征

李园园  
【摘要】:纳米材料是一种新型材料,它的基本构成单元至少有一维的尺寸在100nm以下,具有不同于常规材料的性能。TiO_2是一种重要的无机功能材料,在许多领域都有极好的应用前景。多年来,国内外学者对纳米TiO_2材料的制备及各种性质作了大量的研究工作,并取得了许多成果。 本文首先系统介绍了纳米材料的基本内涵、发展历史和性质,以及表征手段等相关技术;详细阐述了目前纳米TiO_2的主要应用和制备方法。然后对所开展的研究工作进行说明,具体如下: (1)以TICl_4为原料,通过低温水热处理和高温煅烧两步法得到了金红石型TiO_2纳米晶。利用XRD,TEM,BET和紫外-可见光光谱对不同反应条件下制得的样品进行了表征。结果表明,水热温度较高时所得到的前驱物煅烧后更有利于形成小粒径和高分散的TiO_2纳米晶,并且有较高的比表面积。 (2)以TICl_4,HCl为起始原料,在75℃的低温下制备出具有花状三维纳米结构的金红石型TiO_2。TEM及SEM结果表明该种形貌的TiO_2是由放射状的纳米棒组成。研究表明,当TICl_4浓度发生改变时,还可以得到松果状及针状的TiO_2,并讨论了不同形貌的生长机制。紫外光降解活性艳红X-3B的实验表明,花状TiO_2具有较高的催化活性。 (3)以工业制备氧化钛的中间产物(Ti(OH)_4)为原料,在180℃~230℃的碱性条件(KOH溶液)下,采用压力热晶法成功制备出了带状TiO_2纳米晶。X射线衍射(XRD)结果表明,制得的TiO_2为锐钛矿结构。扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)观察显示,TiO_2纳米晶平均带宽为10-15nm,长度为几十到几百微米左右。研究表明,原料的预处理和反应温度直接影响纳米晶的生长。前驱物pH值为14,陈化时间为12小时,生成的纳米晶较长,形貌一致;随着温度的升高,产物的晶化程度增加。最后,对带状TiO_2的形成机制也进行了讨论。
【学位授予单位】:华中师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TB383.1

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