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.     

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。     

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。     

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.     

二氧化钛纳米粒子对胺类化合物的光催化降解

研究了晶粒粒径相近的金红石相、锐钛矿相和混晶纳米二氧化钛对苯胺、甲萘胺和邻氯苯胺3种物质的光催化降解。结果表明,晶粒粒径相近的金红石相和锐钛矿相二氧化钛纳米粒子对胺类化合物的光催化效果相近,特别是在反应的开始阶段,两者的差异很小;随着反应时间的增加,金红石相纳米二氧化钛的催化能力稍优于锐钛矿相纳米二氧化钛。成分不同的混晶的催化能力相差较大,随着混晶中的金红石相含量增加,催化剂的催化效果有了显著的提高。实验中还发现,不同的催化剂对苯胺、甲萘胺和邻氯苯胺3种物质同时催化过程中,3种有机物降解程度的顺序均为甲萘胺>邻氯苯胺>苯胺。     

TiO2/CdS复合光催化剂的制备及结构研究

以钛酸四丁脂为原料、乙醇为溶剂、醋酸为水解抑制剂,采用溶胶-凝胶法制备CdS纳米颗粒改性TiO2光催化剂凝胶.系统地研究了干凝胶的热行为,在不同热处理温度下二氧化钛的晶体结构和二氧化钛热处理温度与晶粒度之间的关系.研究表明,670℃/3h焙烧后,TiO2由锐钛矿结构全部转变为金红石结构;当CdS的掺入量大于6%(mol)时,670℃/3h焙烧后,有CdTiO3新物相生成;CdS的掺入抑制了锐钛矿TiO2晶粒的长大和锐钛矿结构向金红石结构的转变.     

TiN纳米粉体低温气-固相反应合成金红石相TiO_2

研究了浸渍预处理前后TiN纳米粉体的气-固相反应,分析了浸渍液对TiN纳米粉体择优生成金红石相TiO2的作用。结果表明,在氧化温度为350~550℃时,TiN纳米粉体直接氧化生成以锐钛矿相为主的TiO2,而经过盐酸-正丁醇混合液浸渍预处理后,在380℃空气中,TiN纳米粉体氧化生成以金红石相为主的TiO2,XRD和TEM分析表明可以得到粒径16 nm的棒状金红石相TiO2纳米粉体。盐酸是TiN纳米粉体低温择优氧化生成金红石相TiO2的根本原因,而正丁醇主要起抑制产物纳米TiO2的团聚作用。     

超声化学法制备纳米二氧化钛

二氧化钛因其优良的光催化性能在环境保护方面得到广泛的关注和应用。本文研究了利用超声化学方法制备纳米二氧化钛的反应条件和影响因素。结果表明在超声波作用下 ,钛酸四异丁酯、TiCl4在温和条件下水解即可得到纳米二氧化钛。以钛酸四异丁酯为前驱体时 ,80℃时得到锐钛矿型纳米二氧化钛 ,而以TiCl4为前驱体时 ,得到纯的金红石型二氧化钛     

纳米TiO2薄膜的制备及其光催化性能研究

采用溶胶-凝胶(Sol-gel)法在玻璃衬底上制备了纳米TiO2薄膜.采用X射线衍射仪(XRD)、紫外可见一光谱(UV/vis)和原子力显微镜(AFM)对纳米TiO2进行表征.结果表明,经300～700℃退火得到的TiO2粉体呈锐钛矿相,经800℃退火得到了锐钛矿相与金红石相的混合晶相,经900℃退火完全转化为金红石相.薄膜表面粒子分布均匀,表面平均粗糙度为1.54nm,该薄膜具有较高的光催化活性,可直接用于光催化降解有机物等领域,具有广阔的应用前景.     

纳米二氧化钛粉体的多晶型制备及形成机理

本文分别以四氯化钛、硫酸钛和钛酸丁酯为前驱物,研究了水热条件下二氧化钛微晶粉体的结晶晶型、晶粒形貌和晶粒度.采用XRD和TEM等分析手段分别对产物的晶相和晶粒形貌进行表征.实验结果表明:对于200℃水热反应,以四氯化钛为前驱物,通过加入氢氧化钠调节反应介质酸碱度,当溶液pH值小于1时,有利于形成金红石型粉体;当溶液pH值大于3并小于7时,有利于形成锐钛矿型粉体;当溶液ph值大于7时,有利于形成板钛矿型粉体.以硫酸钛为前驱物,通过控制胶体制备工艺及反应温度,制备得到锐钛矿型和板钛矿型粉体.金红石型粉体呈长条柱状,锐钛矿呈菱形或双锥状,板钛矿呈板块状.经过较为系统的实验研究,获得了金红石、锐钛矿、板钛矿三种晶相的粉体,并可通过控制前驱物的种类及酸碱度和水热反应条件随意地制备出以上三种晶相中的单晶相粉体.从结晶学出发,解释了二氧化钛纳米粉体的结晶形貌,并从晶体生长过程及生长机理的角度讨论了二氧化钛同质变体的形成机理.