TiO_2真空碳热反应及可溶性TiO阳极电解过程研究

通过对TiO_2碳热还原进行热力学计算,得出真空碳热还原技术能降低反应温度。采用X射线衍射以及电阻测量装置考察了TiO_2真空碳热还原过程,并将最终还原产物制备成可溶性TiO阳极进行电解。结果表明:在还原温度为1200℃,还原时间2 h,TiO_2与碳摩尔比为1:3的条件下,可以得到电阻率较低(小于0.03Ω·m)的低价氧化钛。整个还原过程TiO_2遵循逐级还原理论,反应产物会经历TiO_2→Ti_6O_(11)→Ti_4O_7→Ti_3O_5→Ti_2O_3→TiO的还原过程。最终将还原产物TiO与C混合制备成阳极,石墨为阴极时,850℃在CaCl_2-KCl熔盐体系中电解2 h后可生成TiC;相同实验条件下,TiO与C按配比压制成阳极,铁为阴极,中间以泡沫陶瓷材料相隔,产物则为金属钛及钛铁合金。     

在电场中燃烧合成Al2O3-TiC-Al复合材料的结构形成机理

以3TiO2 3C (4 x)Al为反应体系,用电场激发燃烧合成技术并使用合成中形成的液态Al对产物的渗透作用,制备出致密度为92.5%的Al2O3-TiC-Al复合材料,采用燃烧波峰淬熄法研究了原位合成Al2O3-TiC-Al复合材料的结构形成机理.结果表明:电场提供的焦耳效应可提高体系的绝热燃烧温度,从而可突破该体系只能在x＜10 mol下发生SHS反应的热力学限制;在Al2O3-TiC-Al复合材料动力学过程中,首先Al粉熔融,进而加速与TiO2的反应生成Al2O3;然后Al与TiO2反应还原出Ti并与C反应生成TiC;液态Al的渗透将Al2O3和TiC颗粒粘结起来,形成致密的复合材料组织.     

掺杂钼对TiO2-x薄膜氧敏性能的影响

以钛酸丁酯为原料,无水乙醇为溶剂,添加适量稳定剂制成稳定溶胶,用浸涂法在Al2O3基片上制备TiO2薄膜,经1000℃H2下还原制得TiO2-x薄膜,在钼酸铵溶胶中浸泡一定时间得到掺钼薄膜.实验结果表明掺钼薄膜元件在800℃下的氧敏感性和重复性比未掺杂时提高,TiO2-x薄膜的电阻的温度稳定性好.通过对薄膜的XPS分析探讨了钼在薄膜中的作用机理.     

原位热压合成Nb掺杂Al2O3/TiAl复合材料

利用Al-Ti-TiO2-Nb2O5体系的放热反应,原位热压合成了Nb掺杂Al2O3/TiAl复合材料.借助DTA结合XRD探讨了Al-Ti-TiO2-Nb2O5体系的反应过程,并采用XRD、OM和SEM研究了复合材料的物相组成及显微结构.结果表明:Al熔化的同时,体系发生了Al和Nb2O5的铝热反应,生成了NbO2和Nb等中间产物,并放出了较多热量,这些热量促使Ti和Al较早化合生成TiAl3,随即引发Al和TiO2较早的还原反应,进而促使材料在较低温度下致密烧结;产物由γ-TiAl、α2-Ti3Al、Al2O3和NbAl3相构成,Al2O3颗粒分布于基体交界处,存在一定的团聚;Nb2O5的引入,对基体γ-TiAl相和α2-Ti3Al相的的分布有一定的影响,使得基体晶粒细化,较好地改善了材料的力学性能.     

自蔓延高温合成/准热等静压法制备Ti3AlC2陶瓷的高温氧化行为研究

通过试验,研究了自蔓延高温合成(SHS)/准热等静压(PHIP)法制备出的Ti3AIC2陶瓷在1160～1360℃下的高温氧化行为,并借助X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)等方法对氧化层的组成和结构进行了研究.结果表明,该材料具有优良的抗高温氧化性能,其氧化行为近似于抛物线规律.1160℃下氧化内层为Al2O3层,外层为Al2O3与TiO2的混合层.随着氧化温度的升高,氧化内层的厚度以及致密化程度均有所提高,而外层变得不连续,TiO2颗粒逐渐被Al2O3所包围.当温度升高到1360℃时,外层孤立的TiO2颗粒完全以Al2TiO5的形式存在.     

掺杂钼对TiO2—x薄膜氧敏性能的影响

以钛酸丁酯为原料，无水乙醇为溶剂，添加适量稳定剂制成稳定溶胶，用浸涂法在Al2O3基片上制备TiO2薄膜，经1000℃H2下不制得TiO2-x薄膜，在钼酸铵溶胶中一定时间得到掺钼薄膜，实验结果表明掺钼薄膜元件在800℃下的氧敏感性和重复性比未掺杂时提高，TiO2-x薄膜的电阻温度稳定性好，通过对薄膜的XPS分析探讨了钼在薄膜中的作用机理。     

热还原法制备氧化石墨烯/TiO_2复合材料及其光催化性能研究

采用Hummers法制得氧化石墨烯,以钛酸丁酯为钛源,采用原位溶胶-凝胶技术制备了氧化石墨烯/TiO2复合材料,进一步经过加热还原的方法,制备热还原氧化石墨烯/TiO2复合光催化剂,通过FT-IR、XRD、Raman、SEM、TEM和UV-Vis光谱等对产物进行了表征,并测试了该复合光催化剂在可见光下对甲基橙的光催化降解性能。结果表明,制备的复合光催化剂主晶相为锐钛矿型TiO2,热还原氧化石墨烯表面富集的颗粒尺寸15nm左右,颗粒分布均匀。热还原氧化石墨烯/TiO2复合光催化剂在可见光下具有优异的光催化性能。     

大颗粒纳米晶TiO2的制备与降解硝基苯的研究

采用溶胶-凝胶法制备了大颗粒TiO2为光催化剂,并通过XRD、SEM、BET等方法对制备的催化剂结构进行了表征,研究了硝基苯溶液光催化降解的影响因素,并根据降解机理讨论了降解过程中的中间产物.结果表明:大颗粒TiO2催化剂有比较高的活性,同时硝基苯初始浓度、降解环境、溶液pH值方面对降解过程有影响.     

Al-Ti-TiO2体系燃烧合成及其反应过程研究

利用Al-Ti-TiO2体系放热反应，采用自蔓延高温合成工艺，原位合成了TiAl基体和Al2O3颗粒，成功制备出TiAl/Al2O3复合材料。结合差热分析，通过对不同温度下反应产物相组成分析，对Al-Ti-TiO2体系燃烧反应过程进行了初步研究。结果表明，铝热还原反应是一个分步过程，先期发生的Al-Ti,Ti-TiO2反应降低了Al-TiO2还原反应的起始温度。     

丙烯酸表面修饰法制备纳晶TiO2薄膜的研究

采用sol—gel法制备纳晶TiO2薄膜，在溶胶的制备过程中加入丙烯酸对纳米TiO2胶体颗粒进行表面修饰。溶胶的透射电镜(TEM)分析表明，丙烯酸的表面修饰作用可以抑制在制备和陈放过程中胶体颗粒的团聚。采用原位程序升温，使用X射线衍射仪(XRD)对TiO2粉体由锐钛矿向金红石的转变过程(A→R)进行了考察，结果显示，晶粒的迅速生长和晶型的转变有着密切的联系；此外，丙烯酸的修饰作用能显著提高A→R的温度，且有助于抑制热处理过程中纳晶TiO2颗粒的团聚。TiO2薄膜的原子力显微照片(AFM)表明，丙烯酸修饰法制备的TiO2薄膜，膜层均匀连续，颗粒为纳米尺度。     

Al-TiO2-C-Ti-Fe体系反应过程研究

采用ＤＳＣ和ＸＲＤ对不同Ｆｅ含量Ａｌ－ＴｉＯ２－Ｃ－Ｔｉ－Ｆｅ体系的燃烧反应过程进行了研究。结果表明,Ａｌ－ＴｉＯ２－Ｃ－Ｔｉ－Ｆｅ体系的反应是分步进行的。在高温区以金属间化合物的分解及Ｔｉ、Ｃ反应为主;在低温区则随着Ｆｅ含量的不同存在不同的反应：Ａｌ－ＴｉＯ２－Ｃ－Ｔｉ以Ａｌ、Ｔｉ的反应为主,Ａｌ－ＴｉＯ２－Ｃ－Ｔｉ－２０ｗｔ％Ｆｅ以Ａｌ、Ｔｉ及Ａｌ、Ｆｅ反应为主,同时还存在Ａｌ、ＴｉＯ２及Ｆｅ、Ｔｉ反应,而Ａｌ－ＴｉＯ２－Ｃ－Ｔｉ－５０ｗｔ％Ｆｅ则以Ｆｅ、Ａｌ和Ｆｅ、Ｔｉ反应为主。     

Al-Ti-TiO2体系自蔓延高温合成及机理

采用自蔓延高温合成技术制备了TiAl/Al2O3复合材料,研究了原料配比对合成过程及产物特征的影响,结果表明,随着Al2O3含量的增加,燃烧温度和燃烧速度均增大,材料的致密度得到改善。Al2O3颗粒尺寸小于1μm,分布于基体交界处,有一定程度的团聚。通过差热分析研究了Al-Ti-TiO2体系反应过程,发现Al-TiO2还原较晚开始,但由于激活能低而速度较快,因此较早完成,TiAl3最早生成,但只作为中间产物存在,随后向TiAl和TiAl3相转变的过程为控制环节,其激活能也体现为总反应的激活能。     

TiO2-x抗凝材料中的电化学行为研究

通过对TiO2-x薄膜在模拟人体体液中的电化学行为研究,以确定薄膜和凝血因子之间的电荷传递信息.电化学阻抗图谱(EIS)结果表明,薄膜与添加凝血因子(纤维蛋白原)的溶液之间发生不同程度电荷转移.肖特基(Mott-schottky)图谱结果显示,在引入凝血因子后薄膜的栽流子浓度发生变化.     

(1-x)(Mg0.9Zn0.1)TiO3-x(Ca0.61La0.26)TiO3系微波介质陶瓷的改性研究

实验研究了(1-x)(Mg0.9 Zn0.1)TiO3-x(Ca0.61La0.26)TiO3(MZCLT)系陶瓷的微观结构和微波介电性能.目的是通过(Ca0.61 La0.26)TiO3协调(Mg0.9Zn0.1)TiO3陶瓷的谐振频率温度系数.MZCLT陶瓷的主晶相为(Mg0.9Zn0.1)TiO3和Ca0.61L...     

B/TiO2摩尔比对Al-TiO2-B系XD合成过程及其力学性能的影响

主要讨论了B/TiO₂摩尔比对Al-TiO₂-B系XD(热扩散反应)合成过程及其力学性能的影响。随着B/TiO₂摩尔比从0增加到2,Al基体的晶粒细化,反应产物 Al₂O₃分布的均匀性提高;棒状物Al₃Ti的量逐渐减少直至消失;同时,该反应系的实际燃烧温度下降,反应速度减小,反应产物的致密度提高,力学性能明显改善,其抗拉强度由224.5MPa上升到354.5MPa,延伸率由3.2 %升高到5.6 %,断口中棒状物Al₃Ti逐渐消失,形成的韧窝细小而密集。     

In-situ Synthesis of Ti3AlC2/TiC-Al2O3 Composite from TiO2-Al-C System

Ti3AlC2/TiC-Al2O3 composite was synthesized by a combustion reaction in TiO2-Al-C system. The effect of the compositions in raw materials on the products was investigated. Ti3AlC2/TiC-Al2O3 composite was obtained at the molar ratio of TiO2:Al:C=3.0:5.0～5.1:1.8～2.0. The reaction path for the 3TiO2-5Al-2C system was proposed. Al3Ti, Ti2O3, TiO, and δ-Al2O3 are found to be transitional phases. Finally,Ti3AlC2/TiC-Al2O3 composite forms at ～900℃ of furnace temperature. The measured Vickers hardness,fracture toughness, and flexural strength of the nearly dense sample from 3TiO2-5Al-2C are 13.3±1.1 GPa,5.8±0.3 MPa.m1/2, and 466±39 MPa, respectively.     

Al_6Si_2O_(13)晶须和TiC颗粒复合强化多孔Al_2TiO_5基复合材料

以γ-AlOOH和TiO_2为原料,添加不同质量分数SiC晶须(SiCw),采用无压反应烧结法制备多孔(Al_6Si_2O_(13)+TiC)/Al_2TiO_5复合材料,分析了SiCw质量分数对(Al_6Si_2O_(13)+TiC)/Al_2TiO_5复合材料孔隙率和抗压强度的影响,讨论了SiCw的强化机制。结果表明:不添加SiCw时,产物主要为Al_2TiO_5和少量Al_2O_3,还有少量未反应的TiO_2;加入SiCw之后,还形成了Al_6Si_2O_(13)和TiC相,TiC和Al_6Si_2O_(13)分别以规则颗粒状和晶须形态存在于Al_2TiO_5基体中。TiC颗粒与Al_6Si_2O_(13)晶须通过细化显微组织、裂纹偏转和晶须桥连机制,起到协同强化作用。SiCw的添加使孔隙率和抗压强度同时大幅度提高,随着SiCw质量分数的增加,(Al_6Si_2O_(13)+TiC)/Al_2TiO_5复合材料孔隙率降低,抗压强度提高的速率减小,当SiCw的质量分数为7.2%时,抗压强度最高,达到301.81 MPa。     

Synthesis, characterization, and photocatalytic activity of TiO(2-x)N(x) nanocatalyst

Nitrogen-doped titanium dioxide powders were prepared by wet method, that is, the hydrolysis of acidic tetra-butyl titanate using aqueous ammonia solution, followed by calcination at temperatures about 350 degrees C. The catalysts exhibited photocatalytic activity in the visible light region owing to N-doping. The light absorption onset of TiO(2-x)N(x) was shifted to the visible region at 459 nm compared to 330 nm of pure TiO(2). An obvious decrease in the band gap was observed by the optical absorption spectroscopy, which resulted from N2p localized states above the valence band of TiO(2-x)N(x) (compared to TiO(2)). The TiO(2-x)N(x) catalyst was characterized to be anatase with oxygen-deficient stoichiometry by X-ray diffraction (XRD), surface photovoltage spectroscopy (SPS) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The binding energy of N1s measured by XPS characterization was 396.6 eV (TiN bonds, beta-N) and 400.9 eV (NN bonds, gamma-N(2)), respectively. The photocatalytic activity of TiO(2-x)N(x) under visible light was induced by the formation of beta-N in the structure. Photocatalytic decomposition of benzoic acid solutions was carried out in the ultraviolet and visible (UV-vis) light region, and the TiO(2-x)N(x) catalyst showed higher activity than pure TiO(2).