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纳米TiO_2晶体的形貌控制

武明晓  
【摘要】:本文采用水热法,以TiCl_3为前驱物,68%的填充度,在180℃的温度下进行24h的水热反应。通过调节添加KOH量,改变反应溶液的pH值,在不同的溶液环境下,合成了不同晶相和形貌的TiO_2纳米晶体,研究了酸碱度对TiO_2晶体结晶成相的影响。在pH值较低的酸性溶液环境下,生成物为金红石相TiO_2纳米晶体;当溶液环境为弱碱性时,锐钛矿相TiO_2纳米晶体更容易成相;随着溶液的pH值继续升高,溶液环境变为强碱性,生成了钛酸钾纳米纤维晶体。 采用水热法,以TiCl_3为前驱物,填充度为68%,一定浓度的KF作为矿化剂,在180℃的温度下进行24h的水热反应合成了锐钛矿相纳米TiO_2晶体。通过在初始反应溶液中加入不同的金属氯化物,分析了金属离子对TiO_2晶体结晶的影响。酸性的金属氯化物可以影响初始反应溶液的酸碱度,进而改变了Ti~4+在反应过程中的水解产物,使得产物中少量的金红石相晶体与锐钛矿相晶体共存。除此之外,金属离子对TiO_2纳米晶体的形貌也有很大的影响。 以Ti(OH)_4为前驱物,添加NH_4F、HF等不同的化合物作为矿化剂,在180℃的反应温度下,同样合成了颗粒较小的金红石相和锐钛矿相共存的TiO_2纳米晶体,晶体尺度20nm。在温度较高的情况下,以TiCl_3为前驱物,水热合成了锐钛矿相的TiO_2纳米晶体。晶体体积随温度的升高而增大,达到200nm。


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