不同晶型纳米TiO2的溶剂热合成及其光催化活性研究

采用不同的醇溶剂,以六亚甲基四胺为沉淀剂,以TICl3为前驱体,通过溶剂热的方法控制合成出纳米级的锐钛矿型、金红石型和板钛矿型的二氧化钛.通过XRD、TEM、UV-Vis光谱和XPS能谱对其进行了表征,研究了醇的种类、六亚甲基四胺的量对二氧化钛相组成及光催化性能的影响.结果发现,以甲醇为溶剂,酸性条件有利于生成锐钛矿相,碱性条件有利于生成金红石相和板钛矿相.溶剂热条件下可以得到氮掺杂的TiO2-xNx.光催化降解甲基橙活性结果表明锐钛矿和板钛矿混晶具有最好的光催化活性.     

板钛矿相对TiO2纳米晶相转变的影响研究

本文以Ti(O BU) 4为前驱体 ,采用溶胶 凝胶工艺制备了TiO2 纳米晶。通过X 射线衍射 (XRD)分析证明了所制备的锐钛矿相TiO2 纳米晶中含有一些板钛矿相 ,发现在较低的热处理温度下 ,TiO2 纳米晶就发生了相转变 ,并且板钛矿 金红石相转变的过程比锐钛矿 金红石相转变过程快 ;同时锐钛矿相的晶胞常数c的变化似乎部分归因于有板钛矿相的存在。差热 热重同步分析 (DTA TGA)表明 ,在 36 0～ 5 0 0°C之间 ,可以观察到板钛矿 锐钛矿相转变的存在。最后对TiO2 纳米晶中含有的板钛矿相对锐钛矿 金红石相转变的作用机制进行了简要的分析。     

微观调控对二氧化钛光催化性能的影响

采用水热法,以钛酸四丁酯为原料制备形貌可控的TiO2纳米颗粒。利用HCl调控水热反应溶液的H+浓度,实现了对TiO2晶型的调控;通过改变钛酸丁酯与硫酸的反应时间,实现了对TiO2晶面的调控。采用多种表征手段对TiO2的晶型和晶面进行表征。通过在LED灯下降解10mg/L的罗丹明B溶液测定TiO2的光催化性能。研究结果表明:在晶型调控的实验中随着HCI浓度的增大,锐钛矿相和板钛矿相的比例逐渐减小,金红石相逐渐增大。当HCl浓度为0.5mol/L时锐钛矿比例约为75%,此时TiO2的光催化性能最好。控制晶面的实验中,钛酸丁酯与硫酸的反应促进了{001}高能面的暴露,在反应时间为15h时TiO2的光催化性能最好。     

四氯化钛水解法制备二氧化钛纳米晶的影响因素

研究了四氯化钛水解法制备的二氧化钛纳米晶工艺中水解８温度和硫酸根离子对粉体性能的影响室温下的水解产物为无定形结构,这种粉体有着很大的比表面积,其孔为介孔尺度;添加少量的硫酸根离子使粉体的孔径在２～５ｎｍ,最可几孔径为３．８ｎｍ,提高水解温度能得到金红石与锐钛矿相的混晶,同样的水解温度下,添加少量的硫酸根离子则为纯锐钛矿相,用到金红石与锐钛矿相的混晶,同样的水解温度下,添加少量的硫酸根离子则为纯锐钛     

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。     

钛酸盐一维纳米材料向TiO2纳米材料的水热转化研究

采用强碱性水热处理法分别控制第一次水热反应为160℃和200℃,制备出一维纳米管和纳米棒2种形貌的产物,将其作为第二次水热反应的前驱体,考察了第二次水热体系中pH值和温度对TiO2纳米材料的晶相组成及其微观形貌的影响;采用XRD、TEM以及HRTEM对样品进行了分析.结果表明,当以纳米管为前驱体时,除在pH=0的体系中得到了以金红石相为主的单晶纳米棒外,在pH值为2、4和7的条件下均得到了单晶纯锐钛矿相TiO2纳米颗粒.当以纳米棒为前驱体时,在pH=0的体系中得到了金红石相与板钛矿相共存的纳米棒和纳米颗粒混合产物;在pH值为2、4和7的条件下均得到了纯锐钛矿相TiO2纳米棒;当二次水热温度低于180℃时,前驱体没有转化完全,所得产物为前驱体与锐钛矿相TiO2共存的纳米棒;当水热温度为180℃和210℃时,产物为纯锐钛矿相纳米棒.     

硫酸亚钛爆轰制备纳米TiO2粒子

以硫酸亚钛,氨水,硝酸铵和黑索金炸药为主要原料,结合沉淀法和爆轰技术对爆轰合成纳米二氧化钛进行了研究,同时利用X射线粉晶衍射仪(XRD)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)等对爆轰灰及经过在空气中500℃,1h处理后的爆轰灰进行测试分析,结果表明:收集的爆轰灰是以金红石和锐钛矿相的二氧化钛为主粒径为(30±10)nm的球形超微粉,同时含有少量的杂质(Ti7O13和C),经过500℃,1h的热处理除杂后,制备的二氧化钛纳米粉末仍为金红石和锐钛矿相组成的混晶,金红石相和锐钛矿相的相对含量比为9∶1,二氧化钛晶粒有轻微长大现象.     

超声波作用下金红石型TiO2枝蔓晶的形成

在超声波作用下,以四氯化钛为前驱体于较低温度下直接制备出金红石型纳米二氧化钛,所得二氧化钛晶粒为长柱状,大小约为3/12nm(W/L),并且晶粒取向连生,聚集形成枝蔓晶,该聚集体为羽状,利用XRD、TEM、TG-DTA等手段对其进行表征,最后对在超声作用下二氧化钛的形成机理进行了讨论.     

超声波作用下金红石型TiO2枝蔓晶的形成

在超声波作用下,以四氯化钛为前驱体于较低温度下直接制备出金红石型纳米二氧化钛,所得二氧化钛晶粒为长柱状,大小约为3/12nm(W/L),并且晶粒取向连生,聚集形成枝蔓晶,该聚集体为羽状,利用XRD、TEM、TG-DTA等手段对其进行表征,最后对在超声作用下二氧化钛的形成机理进行了讨论.     

板钛矿基TiO2纳米晶的结构相变和热稳定性

研究含一定量锐钛矿和金红石的板钛矿基ＴｉＯ２纳米晶的热稳定性。发现其ＤＴＡ曲线上出现两个吸热峰。ＸＲＤ相似,晶粒度和相含量分析表明,出现于３０－１６０℃温区的Ａ峰对应于脱附过程;出现了７８０－８４５℃温区的Ｂ峰对应于样品结构从板钛矿经锐钛矿向着金红石的急剧一级相变;在Ｂ峰出现前,样品中存在板钛矿向锐钛矿的缓慢转变过程;相就促进了纳米晶粒的生长。     

(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.     

利用TiOSO4液相反应制备透明锐钛矿相二氧化钛溶胶

以TiOSO4水溶液为前驱体,NH3·H2O为沉淀剂,聚乙二醇400(PEG400)为分散剂,在60～80℃下均相沉淀与结晶,制备出透明锐钛矿相二氧化钛溶胶.利用XRD和TEM表征了粉体的晶体结构和形貌.研究了制备过程中溶液中H /Ti摩尔比、表面活性剂、晶化温度和时间对TiO2溶胶颗粒尺寸的影响.结果表明:当溶液中H /Ti摩尔比为5,晶化温度为70℃,分散剂质量分数为2.5%时,得到的二氧化钛晶粒尺寸在10～20nm之间.聚乙二醇400的加入有效抑制了晶化过程中晶粒的长大.     

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。     

（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。     

水热温度对二氧化钛结构及光催化活性的影响

以四氯化钛、环氧丙烷和乙醇为原料,采用水热法在不同温度下分别合成了金红石相纳米二氧化钛及板钛矿相与金红石相混晶结构的纳米二氧化钛,并利用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和N2吸附-脱附对其进行了表征。以甲基橙为探针研究了不同水热温度对二氧化钛光催化活性的影响。     

氧气含量比变化对气相爆轰合成纳米二氧化钛的影响

以氢气和氧气作为爆炸源,四氯化钛作为前躯体气相爆轰制备纳米二氧化钛是一种新兴的纳米氧化物制备方法。通过X射线衍射(XRD)分析其晶相组成,并通过透射电镜(TEM)观察了产物颗粒的大小和形貌,总结了氧气含量对产物的影响。结果表明,在一定条件下产生了金红石相和锐钛矿相的混合晶。随着氧气含量的增加,混合物中锐钛矿相的相对含量变大,但是,氧气含量足够时,生成的是中间产物和金红石相的混合粉体。颗粒呈球形(或类球形),颗粒尺寸变大(80～100nm),分散性变好,颗粒变得更均匀。     

高压微波合成纳米TiO_2及其光催化性能

以TiCl4为钛源,利用微波加热在0.1~4.0MPa压力条件下制备了纳米TiO2粉末,研究了不同反应压力对TiO2物相成分,晶体结构及光催化活性的影响.结果表明:反应压力对纳米TiO2的晶相结构、微观形貌及光催化性能有较大的影响.在相对较低反应压力时,纳米TiO2产物以锐钛矿相为主,并有少量的板钛矿相存在,当压力达到4.0MPa时有大量的金红石相出现.TEM测试显示TiO2粉末的粒径在5~30nm范围内,且随着压力增大,晶粒尺寸增大,结晶性能增强.随制备压力的增大,TiO2粉末的光催化效率先升高而后单调性地降低,2.0MPa压力时光催化效率达到最高.     

电合成纳米晶二氧化钛相和尺寸稳定性

从电合成实验和纳米热力学两方面,考察二氧化钛热处理时的相态和尺寸变化规律.以TiCl4为原料,添加少量硫酸,在室温水溶液中进行电解后获得稳定的胶体,胶体经净化、冷冻干燥后得到近金红石型、平均粒径约10nm的二氧化钛粉体.用TiCl4水解法制备了非晶二氧化钛对比样品,分析了热处理诱导非晶-锐钛矿相-金红石相的相变和尺寸变化.对关联表面自由能和表面应力的纳米尺寸效应的纳米热力学进行了分析.     

二氧化钛纳米粒子的低温合成及可见光催化性能

介绍一种低温合成二氧化钛纳米粒子的新方法.将非晶型二氧化钛加入强酸性溶液中室温搅拌数小时后得到无色透明的溶液.继续在室温搅拌数48h后,可以得到高比表面的金红石相二氧化钛纳米粒子.改变处理过程温度及酸的种类,可以得到不同组成的纤维状二氧化钛纳米粒子.对盐酸体系进行详细讨论结果表明,在低于60℃时得到的是热力学稳定的金红石单一相,而在高于120℃时得到的是热力学亚稳态的锐钛矿单一相,高于170℃时得到的是锐钛矿及金红石的混合相,显示出与众不同的结晶行为.通过此低温法制备的金红石相二氧化钛在具有较小的吸收禁带的同时,还拥有100n2·g-1以上的比表面积.与锐钛矿相相比,显示了良好的可见光催化活性.     

金红石生长用TiO2纳米晶粉体制备及表征

针对金红石晶体生长所需,我们人工合成了硫酸氧钛铵（ATS）晶体。并以其为原料,采用高温焙烧法制备了TiO2纳米晶粉体,用XRD、SEM和TEM分析了纳米晶的物相和形貌。结果表明所得TiO2纳米晶粉体分散性好、流动性好、纯度高且颗粒细小均匀。此外,研究了焙烧温度、保温时间和急烧、缓烧等工艺参数对其形貌、物相的影响,给出了大批是生产TiO2纳米晶粉体的最佳工艺条件。