煅烧温度对二氧化钛纳米晶性能的影响

研究了不同煅烧温度下,锐钛矿相、混晶和金红石相二氧化钛纳米晶的 粒径、比表面积和吸收光谱的变化。经相同的温度煅烧后,金红石相二氧化钛纳米晶的生长速率和比表面积下降速率均大大高于锐钛矿相,表明高温反应或煅烧难以获得金红石相纳米晶,真空热处理的金红石相二氧化钛纳米晶可以保持较高的比表面积和较小的粒径,但易导致非化学配比、晶格缺陷并降低了粉体的性能。     

纳米金红石型TiO2的低温制备

分别在中性，碱性和酸性环境下对钛酸四丁酯溶液进行水解以制备纳米二氧化钛。在中性和碱性环境下水解产物是非晶态的，当温度低于700℃煅烧只能得到脱钛矿型二氧化钛。在酸性环境下，通过调整酸和水的加入量将溶液在低温下（40－50℃）水解合成了从纯锐钛矿相到不同比例锐钛矿－金红石混晶相，再到纯金红石相的纳米二氧化钛，乙醇的加入促进凝胶的形成以及锐钛相向金红石相的转化。     

纳米二氧化钛粉体晶相控制实验研究

在水解－沉淀法制备纳米TiO2粉体的过程中，使用不同的沉淀剂获得了晶相不同的纳米TiO2粉体，使用混合沉淀剂，通过控制沉淀剂的比例，制备了晶相组成（金红石与锐钛矿比例）不同的纳米TiO2多晶粉体，采用相同的粉体制备工艺，不同的后续处理工艺，探讨了锐钛矿向金红石转变的相变温度，经分析研究后认为，水解－沉淀法制备的纳米粉体中的锐钛矿向金红石红转变的温度为500－800℃，完全转变的温度在800℃以上；纳米TiO2多晶粉体的晶相组成不仅与沉淀剂的种类，混合沉淀剂中沉淀剂的比例和粉体的煅烧温度有关，而且与粉体的后续处理工艺和粉体表面界面相的稳定性有关。     

(TiO2-CdS)/SiO2复合粉体的溶胶-凝胶法合成及晶相转变

以钛酸丁脂为原料,CdS纳米晶为掺杂相,通过正硅酸乙脂水解,用溶胶-凝胶法制备(TiO 2-CdS)/SiO2复合粉体.用DTA-TG、XRD和TEM对复合粉体进行表征.发现复合粉体中TiO2从无定型向锐钛矿型的相变温度大约为810C,从锐钛矿型向金红石型的相变温度为900℃;添加少量的二氧化硅明显地抑制二氧化钛晶粒粒径的增大和相变.     

不同介质中水热合成纳米TiO2粉体及其光催化性能研究

以钛酸四丁酯为原料,采用水热法分别以蒸馏水、有机小分子化合物(正丁醇、丙二酸和乙二胺水溶液)和无机酸(HNO3、H2SO4和HCl)为介质合成了TiO2纳米粉体.通过XRD和TEM对所得TiO2粉体进行了表征,研究不同介质对所得TiO2粉体的晶相组成、颗粒尺寸及形貌的影响.结果表明:以蒸馏水为介质时所得锐钛矿TiO2的颗粒尺寸分布不均匀;有机化合物抑制锐钛矿型TiO2各向异性生长趋势的能力为:正丁醇＞丙二酸＞乙二胺;相同实验条件下,HCl、H2SO4及HNO3体系中分别获得金红石、锐钛矿及锐钛矿和金红石混晶TiO2.光催化降解甲基橙的研究表明,锐钛矿和金红石混晶TiO2的光催化活性要高于纯锐钛矿结构;纯金红石型TiO2的光催化活性最差.     

（TiO2-CdS）／SiO2复合粉体的溶胶一凝胶法合成及晶相转变

以钛酸丁脂为原料，CdS纳米晶为掺杂相，通过正硅酸乙脂水解，用溶胶-凝胶法制备(TiO2-CdS)／SiO2复合粉体。用DTA-TG、XRD和TEM对复合粉体进行表征。发现复合粉体中TiO2从无定型向锐钛矿型的相变温度大约为810℃，从锐钛矿型向金红石型的相变温度为900℃；添加少量的二氧化硅明显地抑制二氧化钛晶粒粒径的增大和相变。     

低温制备锐钛矿型TiO2溶胶的性能研究

采用溶胶-凝胶法,以水为溶剂,在低于70℃下直接合成纳米锐钛矿型TiO2溶胶,研究了反应温度、pH值对溶胶晶型、晶粒大小和稳定性的影响.以不同光照下对亚甲基蓝的降解,评价了溶胶的光催化活性.结果表明:较低pH值下溶胶中的TiO2出现了金红石相与锐钛矿相组成的混晶相,而pH值相对较高时则得到纯锐钛矿相TiO2;在紫外光、日光灯和太阳光下,与P25对亚甲基蓝的降解相比,同等条件下所制备的TiO2溶胶显示出更好的光催化活性;混晶相TiO2溶胶的光催化性优于纯锐钛矿相TiO2溶胶.     

氧化硅对二氧化钛纳米晶相变和晶粒生长的抑制作用

通过让正硅酸乙酯先水解，用溶胶－凝胶法制备了织构均匀的二氧化硅／二氧化钛复合粉体。用紫外－可见吸收光谱、傅里叶红外，透射电镜、X射线衍射和比表面仪对复合粉体进行了表征，发现添加少量的二氧化硅有效地抑最二氧化钛晶粒生长和锐钛矿向金红石的相变，选择性溶解能除去复合粉体中90％以上的氧化硅，得到高比表面积，骨架为锐钛矿相的介孔二氧化钛，复合粉体中二氧化硅主要形成了连通的网络结构，这种网络结构在800℃仍有很好的稳定性。     

量子尺寸氧化钛纳米晶的制备及其光谱研究

以ＴｉＣｌ_４为原料,制备了金红石相透明的氧化钛胶体（ｄ＝３ｎｍ）和粉体（ｄ＝６．８ｎｍ）．用紫外－可见光谱、反射光谱和导数吸收谱研究了金红石相氧化钛纳米晶的量子尺寸效应．实验观测到的量子尺寸效应比锐钛矿相氧化钛显著;也大于有效质量近似和紧束缚近似的预测值．     

混晶结构纳米TiO2粉的光催化活性

以钛酸四丁酯为钛源制备混晶结构纳米TiO2粉，研究了纳米TiO2的光催化活性与颗粒晶相结构之间的关系．结果表明，当金红石相的质量分数少于18．53％，光催化活性随着金红石相的增多而降低；当金红石相的质量分数为18．53％-28．2％时，随着金红石相的增多，光催化活性逐渐增强，在28．2％附近具有最高的光催化活性，与纯锐钛矿结构纳米TiO2粉的光催化活性相当；金红石相含量继续增加，则光催化活性逐渐降低．适量金红石相的存在有利于锐钛矿相中的电荷分离，使光催化活性提高．     

纳米固体超强酸 SO42- /TiO2的氧敏特性研究

采用溶胶-凝胶法制备了TiO2,再用浸渍法制备纳米固体超强酸SO42-/TiO2,用XRD、TEM、IR、XPS和比表面测量等方法进行表征。结果表明纳米固体超强酸SO42-/TiO2的粒径(≤30nm)比TiO2小,并且具有很大的比表面积,Ti4+离子与SO42-的结合形式为无机双齿螯合型结构,酸强度用乙酸乙脂合成模型实验测定,确定纳米SO42-/TiO2为超强酸(SO42-/TiO2脂产率≥H2SO4脂产率)。利用固体超强酸SO42-/TiO2和纯TiO2纳米粉体分别制作成厚膜型气敏元件,固体超强酸SO42-/TiO2氧敏元件的灵敏度和工作温度等技术指标均优于纯TiO2,还进一步讨论了其氧敏特性和结构之间的关系。     

溶胶／凝胶法制备纳米TiO2／Al2O3

采用溶胶-凝胶法制备纳米TiO2／Al2O3，考察了陈化温度及络舍比对TiO2／Al2O3比表面积及孔结构参数的影响。结果表明，TiO2／Al2O3平均粒径〈70nm，比表面积超过210m^2／g，平均孔径0．8-1．4nm。适当降低陈化温度及加络合剂有利于TiO2／Al2O3粒子的分散。Al2O3的存在提高了TiO2／Al2O3的热稳定性。     

TiOSO4热水解法制备超细TiO2粉末光催化剂

采用TiOSO4热水解法制备超细TiO2粉末光催化剂,探讨了不同制备条件对光催化性能的影响,采用XRD、TEM、BET、TG－DTG－DTA对催化剂进行表征,初步说明TiO2光催化活性与其晶型、粒径大小、比表面等微结构的关系。实验结果表明,在160℃热处理下制备的TiO2粉末是球形和多孔型结构,比表面积约为170m^2/g,只有锐钛型单一晶相和无定型组成,颗粒平均粒径为20nm,其光催化活性与商业化Degussa P25 TiO2超细粉末相近。     

基于光催化性能的Cu-Ce/TiO_2湿性能

以Cu(NO_3)_2·3H_2O和Ce(NO_3)_3·6H_2O为改性剂,采用溶胶-凝胶法制备Cu-Ce/TiO_2。探讨Cu-Ce负载量、Cu与Ce摩尔比和煅烧温度对Cu-Ce/TiO_2性能的影响。利用SEM,LPSA,BET和UV-Vis测试Cu-Ce/TiO_2的表面形貌、粒度分布、孔结构和光学性能。结果表明:Cu-Ce负载量3%、Cu与Ce摩尔比1∶1、煅烧温度500℃时,制备的Cu-Ce/TiO_2具有良好的光催化性能与湿性能。Cu-Ce/TiO_2呈近似球体,具有较好的均匀化和分散性,其粒径分布为1202.98~5364.48nm,其中d50为2437.57nm。Cu-Ce/TiO_2具有狭小瓶颈的"墨水瓶"型孔结构,其比表面积为105.55m2/g,孔体积为0.1200~0.1246mL/g,平均孔直径为3.44~4.02nm。Cu-Ce掺杂促使Cu-Ce/TiO_2内部形成新的能级,提高捕获e-和h+的能力,增强光子的利用效率,促使吸收边带发生红移。     

还原氮化法制备多孔氮化钛粉体及其电化学性能

以乙醇为氧供体,四氯化钛为钛源,采用非水解溶胶-凝胶法制备多孔TiO2粉体,再经900℃氨气还原氮化合成多孔TiN粉体。利用XRD、SEM和BET表征粉体的物相、形貌及孔结构。结果表明,还原氮化产物为NaCl型立方TiN,颗粒呈球形团聚体,晶粒尺寸均匀,直径约30nm,同时具有平均孔径为22nm的介孔结构,孔容为0.18cm3/g,比表面积为34m2/g。循环伏安测试表明TiN粉体具有良好的功率特性,交流阻抗图谱显示其电阻较小,约为1.44Ω。恒流充放电测试表明TiN粉体的比电容达到81F/g,且能量密度随着功率密度增加而缓慢减小。由此可知,该多孔TiN粉体在超级电容器领域有应用潜力。     

水热反应温度对PMMA/TiO_2复合纳米纤维膜的形貌和性能的影响

利用静电纺丝技术成功制备了聚甲基丙烯酸甲酯/钛酸四正丁酯(PMMA/TBT)复合纳米纤维膜,通过水热法处理得到了PMMA/TiO_2柔性复合纳米纤维膜。通过傅立叶红外光谱(FTIR)、热失重分析法(TGA)、X射线衍射法(XRD)等手段对PMMA/TiO_2复合纳米纤维膜进行了表征,借助扫描电子显微镜(SEM)、全自动比表面积及孔隙分析仪(BET)对该材料的形貌结构、孔隙结构进行分析,最后探讨了所制备的纳米纤维膜的光催化降解能力,综合分析了反应温度对水热法制备PMMA/TiO_2复合纳米纤维膜的形貌、结构及性能的影响。结果表明:水热反应温度为200℃时,得到的PMMA/TiO_2复合纳米纤维膜中TiO_2晶型为纯锐钛矿型,且晶体生长速率较快,比表面积较大,对污染物亚甲基蓝的脱色效率最高,可达98.93%。     

SiO2/TiO2复合气凝胶的孔道结构研究

为了在常压干燥下制备高比表面积且具有多级孔道结构的SiO2/TiO2复合气凝胶,以正硅酸乙酯、钛酸丁酯为原料,利用低聚体聚合将分相平行引入到溶胶凝胶过程中,获得SiO2/TiO2醇凝胶,并通过溶剂替换技术实现气凝胶的常压干燥制备.不同硅钛比气凝胶的内部结构研究表明:合成的气凝胶是由纳米SiO2和TiO2颗粒分散复合而成的介孔块体,其中Ti—O—Ti、Si—O—Si和Ti—O—Si键相互交织.气凝胶的结构变化是分相与溶胶凝胶过程相互竞争的结果.Si含量能显著改善气凝胶的结构,当n(Ti)∶n(Si)为3∶1时,比表面积高达712.2 m2/g,平均孔径为3.36 nm;当n(Ti)∶n(Si)为1.5∶1时,复合气凝胶具有明显双连续孔道,比表面积高,同时孔状结构清晰.     

Fe-F/TiO_2复合微球的制备与光降解部分水解聚丙烯酰胺机制

以Span-80为调控剂,钛酸四丁酯(TBOT)为钛源,采用低温水解-回流法制备了Fe-F共掺杂TiO_2介孔复合微球(Fe-F/TiO_2)。通过XRD、SEM、FTIR、TG-DTA、BJH和UV-vis DRS测试方法对样品进行了结构性能表征;以部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)为目标降解物,研究了Fe-F/TiO_2复合催化剂的光催化性能。结果表明,制得的Fe-F/TiO_2是由直径为10~15nm的纳米粒子堆砌而成的锐钛矿型介孔微球,其中Fe3+可以有效促进锐钛矿而抑制金红石相的生成,使其具有较高的热稳定性;比表面积、孔容积及平均孔径分别是145.11 m2/g、0.26cm3/g和6.23nm。在光降解HPAM的过程中,Fe3+和F-的协同效应可以提升材料的光催化性能,使FeF/TiO_2具有最高的催化活性。在紫外光及可见光条件下,0.1g的Fe-F/TiO_2降解100mL浓度为500mg/L的HPAM溶液120min,其COD去除率分别为81%和74%。     

纳米TiO_2/SiO_2复合食品抗菌材料

以水玻璃和Ti(SO4 ) 2 为原料 ,制备出了多孔的纳米TiO2 /SiO2 复合粒子。在后处理过程中 ,利用无机包覆剂溶解度随温度的变化 ,在复合粒子表面包覆了一层无机结晶膜。经热处理除去包覆剂后 ,得到了以单分散纳米复合粒子组成的复合微粉。对复合微粉进行比表面和孔容测试 ,并运用XRD和TEM进行了表征。发现TiO2 以 12 6nm的纳米晶粒的形式被多孔的SiO2 包覆 ,所形成的复合粒子则约为2 0nm。为了了解复合微粒的灭菌效果 ,运用纳米TiO2 和复合粉末对 4种保健食品进行对照灭菌实验。两个月以后 ,测得含复合微粒的样品中的菌落总数为 5 0～ 12 0个 / g ,是相应保健食品企业标准许可菌落数的 0 2 5 %～ 0 .7% ,为相应空白样和纳米TiO2 粉样品菌落数的 0 .5 2 %～ 0 .97%和33 .3%～ 83 .3 %     

由层状钛酸盐纳米管制备SrTiO3纳米粒子及其表征

采用水热法,使用层状钛酸盐纳米管和乙酸锶作为前驱物,在一定反应温度和时间的条件下,制备了SrTiO3纳米粒子.采用X射线粉末衍射(XRD),扫描电镜(SEM),透射电镜(TEM),拉曼光谱(Raman),激发光谱(PL)和比表面积分析等测试技术对SrTiO3纳米粒子进行了表征.测试结果表明,只有在反应条件和反应前驱物配比适当时才能制备得到纯的无序多孔SrTiO3纳米粒子,粒径主要分布在10～30nm之间,无明显团聚现象;随着反应时间的延长或者反应温度的升高,粒径趋于增大,而比表面积趋于减小,对亚甲基蓝在紫外光照下的光降解活性也随之降低.