纳米TiO_2晶型转化机制探讨

根据统计物理学方法推导出锐钛矿型TiO_2向金红石型TiO_2转化率关系式为InX_A=-v_0texp(-2U_x/kT),其中X_A为TiO_2中锐钛矿型的含量,v_0和U_x分别锐钛矿型TiO_2原子的振动频率和势函数,t、k和T分别为煅烧时间、玻兹曼常数和煅烧温度.TiO_2为三原子分子,理论上v_0和U_x计算十分复杂,本文通过在不同温度及时间下煅烧氨水水解TiOSO_4产物的方式制备了锐钛矿型、混晶型及金红石型纳米TiO_2粉末,将XRD分析所测数据及相应温度、时间条件代入转化率关系式,拟合求得:v_0=5.3×10~(10)/s,U_x=2.71×10~(-12)J.实验所测_A-t及X_A-T曲线与计算拟合曲线吻合较好,说明用氨水水解TiOSO_4产物的方式制备的锐钛矿型纳米TiO_2向金红石型纳米TiO_2的转化为扩散型转变.     

钛网表面TiO2纳米管表征及光催化性能研究

采用阳极氧化的方法在钛网基体上制备了二氧钛纳米管.利用SEM、XRD、TEM和XPS对试样进行了表征,并对其紫外光光催化性能进行了测试.结果显示,以钛网为载体试样,SEM照片显示出特别的背脊结构.XRD分析表明TiO_2纳米管在热处理温度450℃与550℃之间发生了锐钛矿相向金红石相的转变.由XPS拟合分峰后表明,试样表面Ti元素存在方式有TiO_2和Ti_2O_3.经热处理TiO_2纳米管降解罗丹明B实验表明,锐钛矿与金红石混合结构较单纯锐钛矿结构光催化效率高,金红石含量存在一个最佳值.     

TiO_2的同质多象变体的拉曼光谱特征和高压相变研究

本文对 TiO_2的同质多象变体:金红石、锐钛矿、板钛矿和铌铁矿结构型TiO_2-Ⅱ分别进行了群论分析,并对实测拉曼光谱进行了归属讨论。金红石和锐钛矿的拉曼光谱研究表明,在高压条件下,两者都表现出相变特征。金红石在压力为102kbar 时转变为铌钛矿型 TiO_2-Ⅱ,而锐钛矿在压力为54kbar 时转变为 TiO_2-Ⅱ,并且前者的相变是缓慢的过程,而后者是瞬时转变。本文的研究还显示,金红石、锐钛矿和 TiO_2-Ⅱ的拉曼谱带的频率和压力之间具有线性相关关系,其中每一个变体都有一个谱带与压力成负相关关系。     

常压射频等离子体沉积TiO_2纳米颗粒膜的空间均匀性

常压等离子体增强化学气相沉积(AP-PECVD)薄膜的均匀性是AP-PECVD技术成功应用的关键问题之一。为此,通过基片的微位移实现了TiO_2纳米颗粒薄膜的连续沉积,同时研究了基片的不同移动方式对沉积薄膜的均匀性、表面形貌、结晶结构的影响。研究结果表明:相比单向移动沉积的薄膜,来回移动沉积的薄膜均匀性会得到提高,沉积速率降低;单向移动沉积的薄膜为锐钛矿晶型,而来回移动沉积的薄膜为锐钛矿和金红石混晶结构,且随功率密度的提高,混晶结构中金红石含量提高。由紫外可见吸收光谱分析可知,相比锐钛矿单晶结构,混晶结构的TiO_2薄膜在紫外光区的吸收光谱宽度发生了明显的增宽和红移现象,且金红石含量越高,此现象越明显。根据Kubelka-Munk公式求取TiO_2薄膜的光学带隙可知,锐钛矿和金红石混晶结构会引起能带的错列分布,从而导致光学带隙降低。     

Yb掺杂量对混晶相TiO_2可见光催化活性的影响

采用简单的溶胶-凝胶法制备稀土Yb掺杂混合晶相TiO_2纳米粉体,通过XRD、XPS、TEM、FT-IR、UV-Vis-DRS、PL和Nano-sizer纳米粒度仪等对样品进行表征,以可见光辐照下催化降解亚甲基蓝(MB)为模型,研究了Yb掺杂对纳米TiO_2的结构和可见光催化活性的影响.结果表明,Yb掺入TiO_2后在表面存在Yb~(3+)和Yb~(2+)两种形态,Yb掺杂抑制了TiO_2从锐钛矿向金红石的相转变,阻碍晶粒生长,增加了纳米TiO_2表面-OH数量;适量的Yb掺杂可促使合适比例的金红石与锐钛矿的混晶相形成,有效降低TiO_2光生e~-/h~+对的复合率,扩大吸收光谱的波长范围,提高TiO_2光催化活性.当热处理温度500℃、掺杂量n(Yb):n(Ti)=0.009时Yb-TiO_2样品在普通日光灯下对MB在6 h内的光催化降解效率达95.2%,明显高于同等条件下纯TiO_2样品的降解率56.4%.     

焙烧温度对TiO2纳米晶型转变及粒度的影响

以阴离子交换膜为隔膜,在阴极采用电化学沉淀法制备TiO2·xH2O纳米颗粒,并在不同温度下进行焙烧,得到不同晶型和粒度的TiO2.TEM和XRD分析结果表明:在773 K时TiO2微粒呈现出锐钛矿结构,粒径约为30～40 nm;在873 K时TiO2微粒出现以锐钛矿为主含有3.85%金红石相混晶结构,粒径约为50～60 nm;在1 173 K时TiO2微粒已完全转变为金红石相,粒径达到100 nm以上.     

煅烧温度对TiO_2粉体的微观结构及光催化特性的影响

以钛酸丁酯为原料,采用溶胶-凝胶法制备TiO2粉体。利用X射线衍射谱、拉曼光谱、红外光谱、扫描电子显微镜和紫外-可见光分光光度计分别研究煅烧温度对TiO2粉体的微观结构、颗粒形貌与紫外光光催化性能的影响。实验结果表明:随着煅烧温度的升高,TiO2粉体发生了锐钛矿到金红石结构的相变,相变温度大约在623K~673K,且等轴状颗粒的尺寸逐渐增加。同时发现锐钛矿结构的TiO2粉体对甲基橙的紫外光光催化活性最高,而无定形及金红石结构不利于粉体的紫外光光催化活性。     

粉末TiO2光催化剂暴露晶面结构

用透射式电子显微镜选区电子衍射法,直接观测粉末状TiO_2光催化剂的暴露晶面结构。从原子水平解释了锐钛矿型和金红石型,TiO_2的这两种同素异构体的光催化活性不同的原因,实验证明,锐钛矿型比金红石型光催化活性较高,其原因是前者的暴露晶面应是高的台阶密度、并且其基面结构与反应物匹配对应,作者认为,作为研究工具,SAD有较LEED的延伸和补充。     

超细二氧化钛粉的制备

1 产品简介 二氧化钛,俗称钛白粉,英文名称Titanium oxide,分子式为TiO_2,分子量为61.90。 二氧化钛为白色或微黄色粉末,无臭、无味,其化学性质稳定,在一般条件下与大部分化学试剂不发生反应。难溶于水及其它溶剂。二氧化钛存在有三种不同的晶型:金红石型、锐钛矿型和板钛矿型。其晶型随温度呈如下变化:板钛矿→锐钛矿→金红石。二氧化钛三种晶型的主要性质见表1。     

涂敷n型TiO_2光阳极的研究

研究了在Ti基片上,涂敷Ti(OC_4H_9)_4+C_4H_9OH溶液,在Ar气氛中,700℃处理一小时,所制得的n型多晶TiO_2半导体电极的光电化学性质。用X—射线分析Ti基片上的TiO_2,为金红石结构,并指出Ti基片对形成金红石型TiO_2结构,有明显的效应。试验测定了,开路时n型TiO_2电极光电位随溶液pH的变化,斜率为△φ/△pH?-60mV。并用周期电位扫描方法,研究了在光照及未光照条件下,n型TiO_2电极的i—φ曲线,结果指出水的光分介电压向负方向移动了1.0V以上。     

钕离子掺杂对TiO_2相组成和光催化活性的影响

用溶胶-凝胶法制备掺杂钕离子的TiO_2纳米粒子,并研究钕离子掺杂对TiO_2相结构和光催化活性的影响。结果表明:掺杂钕离子能抑制锐钛矿相向金红石相转变,并能抑制TiO_2晶粒长大;掺杂钕离子能提高TiO_2的光催化活性,掺杂量为0.069％时,光催化活性最高。     

TiO_2水助晶的热分析(英文)

本文提出了一种硅油密封检测水助二氧化钛(TiO_2)结晶的热分析方法.采用溶胶-凝胶法制备了非晶态的TiO_2,经TEM检测其平均粒径约为200 nm,X射线衍射分析表明TiO_2由非晶态向锐钛矿型的转变.热重(TG)和差热(DSC)分析表明,TiO_2有明显的热行为,其能够在低温水浸润环境下实现非晶态向锐钛矿型的转变.同时,硅油作为覆盖层减少了水分的挥发,提高了TiO_2在结晶过程中DSC的测量精度.较高的浸润温度和较长的浸润时间能够降低TiO_2的结晶温度,该研究提供了一种优化低温水浸润环境下合成锐钛矿型TiO_2的方法.     

钴掺杂对二氧化钛晶粒尺寸及相变的影响

通过溶胶凝胶法制备了纯Ti O_2与不同Co浓度掺杂的Ti O_2纳米粉体,并对样品进行了450、550、650℃保温2 h的热处理.采用X射线衍射仪对制得的纳米粉体进行了晶体结构表征,研究了热处理温度以及Co掺杂浓度对Ti O_2晶粒尺寸以及锐钛矿金红石相变的影响.结果表明:纯Ti O_2与Co-Ti O_2在450℃时为单一的锐钛矿;550℃时,纯Ti O_2有微量金红石生成,Co-Ti O_2仍然全部为锐钛矿;650℃时纯Ti O_2大部分转变为金红石,当Co掺杂量较低时,Co能促进锐钛矿相向金红石相的转变,而当掺杂浓度为8%时,Co抑制锐钛矿相向金红石相的转变;热处理温度升高以及Co掺杂浓度增加有利于Co Ti O_3相的生成,相同温度下,Co掺杂后Ti O_2晶粒尺寸减小.     

不同酸处理钛酸锂的转型研究（英文）

详细研究了酸的种类和处理时间对钛酸锂转型的影响.结果显示当相同酸度的硫酸和盐酸用来对钛酸锂进行改性时,在盐酸介质中钛酸锂更容易转变为锐钛矿和金红石型二氧化钛.硫酸浓度越高,钛酸锂更容易转变为锐钛矿和金红石型二氧化钛;处理时间越长,更多的钛酸锂可以转变为锐钛矿和金红石型二氧化钛.硫酸根通过螯合双齿配位于二氧化钛,有利于稳定锐钛矿型晶相;亲电的H~+和高电负性的Cl~-影响Ti-O键,导致TiO_6八面体中的Ti-O键断裂和锐钛矿型二氧化钛发生结构重排形成金红石型二氧化钛.钛锂离子筛稳定的结构和晶相组成能够保证高效、循环往复地提取锂,从这一点来看,相比于盐酸,硫酸更适合作为洗脱剂来制备钛锂离子筛,并且低浓度的硫酸是更好的选择.     

双频大气压冷等离子体射流制备TiO_2的表面形貌研究

利用N_2携带先驱体钛酸异丙酯,通过双频驱动的Ar/O_2大气压冷等离子体制备了TiO_2薄膜,探究了不同放电参数对TiO_2表面形貌的影响.研究结果表明,不同的放电参数可以制备出纳米纤维状、球状和塌陷的球状不同形貌的TiO_2.制备的TiO_2包含锐钛矿相和金红石相.同时利用光谱仪和射频分析仪对离子体的光学特性和电学特性进行了检测.     

TiO_2涂层对太阳能电池板自清洁作用的研究

针对荒漠地区太阳能电池板表面灰尘清洁难度大的弊端,利用溶胶凝胶法制备TiO_2溶胶,研究其用于太阳能电池板适当降低表面积灰问题。采用浸渍提拉法在载玻片上涂膜,通过实验对比得出TiO_2涂层可以增加透光率,抗污性能良好。同时利用X-射线衍射仪分析了TiO_2膜层主要为金红石型的晶体结构,使用扫描电镜观察了TiO_2涂层的微观组织结构。室外实验表明,在太阳能电池板表面喷涂TiO_2薄膜后可以提高约4%的发电量。     

金红石颗粒尺寸对硅橡胶微波介电性能的影响

在107硅橡胶中分别添加纳米级和微米级金红石颗粒,通过室温固化制备金红石/硅橡胶复合材料。用X射线衍射仪、透射电镜和扫描电镜对陶瓷填料的相组成及微观形貌进行了表征,分析了金红石颗粒体积分数和尺寸对硅橡胶微波介电性能的影响。研究结果表明:在相同体积分数下,纳米级金红石/硅橡胶复合材料与微米级金红石/硅橡胶复合材料相比,介电常数ε_r较大,品质因数与谐振频率的乘积(Q×f)较低,两种复合材料的谐振频率温度系数τ_f相差不大。金红石颗粒体积分数为19%时,纳米级金红石/硅橡胶复合材料的ε_r为3.32,Q×f为2 604 GHz,τ_f为49×10~(-6)/℃。并且将介电常数εr试验值与3种理论模型的ε_r理论值进行对比,发现试验值比理论值偏低。     

溶胶-凝胶法制备锐钛矿型TiO2光催化剂及其光催化性能研究

本文以钛酸四丁酯为前驱体,通过调节溶胶至不同的pH,采用溶胶-凝胶法合成了锐钛矿型TiO_2.通过X-射线粉末衍射仪(XRD)表征了其结构和组成,并在光照条件下,对所合成的典型的锐钛矿型TiO_2样品,进行了光催化降解甲基橙性能研究.研究结果表明,在pH=5.0条件下制备的锐钛矿型TiO_2光催化剂展示了较高的光催化性能.     

WO_3/TiO_2-rGO复合材料的制备及其光催化性能

以自制三氧化钨(WO_3)、氧化石墨烯(GO)为原料,钛酸四丁酯(TBT)为钛源,柠檬酸为水解抑制剂和表面活性剂,采用溶胶-凝胶法制备WO_3/TiO_2-GO,再通过硼氢化钠(NaBH4)还原得到WO_3/TiO_2-还原氧化石墨烯(WO_3/TiO_2-rGO)三元复合材料.通过X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)对样品进行分析表征;研究GO质量分数、热处理温度对复合材料结构和甲基橙降解效率的影响.结果表明:纳米WO_3/TiO_2粒子均匀分散于rGO表面;rGO的引入能够有效抑制TiO_2晶粒的长大;400、450℃热处理样品中TiO_2为锐钛矿相,随着热处理温度的升高,晶体结构由锐钛矿晶相向金红石晶相转变,同时微晶的颗粒尺寸增加,晶型转变温度约为500℃;当GO质量分数为10%时,450℃热处理的WO_3/TiO_2-rGO样品光催化降解甲基橙效率最高,可达95%以上.     

TiO_2/TiSi_2复合材料的制备及其可见光光催化性能

分别以TiSi_2和HCl为钛源和形貌控制剂,采用一步水热法合成了海胆状TiO_2/TiSi_2纳米复合材料。TiO_2/TiSi_2是由TiSi_2基体与生长在TiSi_2表面的海胆状金红石型TiO_2组成,其中,金红石型TiO_2由大量尺寸均匀、表面光洁、沿[001]晶向生长的纳米棒组成。随着盐酸浓度的增加,TiO_2纳米棒会由棒状转变为锥状。性能测试发现,相比于纯相的金红石型TiO_2,TiO_2/TiSi_2复合材料在可见光区域具备较好的光吸收性能和较高的光催化降解甲基橙效率。