纳米二氧化钛的制备、表征及机理

用TiCl4水解法,以Na2CO3溶液为中和剂,通过相转移反应制备出纳米TiO2颗粒,此制备方法未见报道。制备产物经透射电子显微镜(TEM)和X-射线衍射仪(XRD)表征分析。实验证明,在Na2CO3溶液55℃条件下,将TiCl4从正辛醇溶液相中转移到水相,与水发生反应制得了纳米TiO2的前驱体Ti(OH)4。经过70℃真空干燥6h,在400℃下煅烧3h后,得到了分布均匀,少团聚的纳米TiO2颗粒。结合实验现象讨论了TiO2制备机理,包括TiCl4水解法反应机理、相转移反应机理和液相中生成固相微粒机理,说明了升高体系温度、以Na2CO3水溶液中和H+,使得反应液pH值在碱性条件下,有利于水解反应向正向移动。采用相转移反应方法和在液相中生成固相微粒过程中通过产物控制浓度,可以获得分布均匀,少团聚的纳米TiO2颗粒。     

纳米TiO2薄膜的制备及其表面形貌AFM观测

采用溶胶-凝胶法在玻璃载波片及ITO导电玻璃片上制备出负载型纳米TiO2薄膜,并用原子力显微镜(AFM)对不同条件下制备的TiO2的表面形貌进行了表征.结果表明,TiO2薄膜能较好地负载在玻片表面,并且TiO2薄膜的表面形貌与前驱物的配比浓度、基片、热处理温度等都有密切的关系.随浓度和镀膜层数的增大,薄膜中TiO2纳米微晶的颗粒尺寸逐渐增大,从细小均匀粒子膜变为较大不规则的板块结构.在ITO薄膜面形成的TiO2薄膜具有较小的颗粒和均匀的分布.     

湿式超声化学法制备TiO2纳米晶的研究

采用湿式超声化学法制备了锐钛矿相TiO2纳米晶，通过XRD、TEM及粒径统计分析等手段研究了不同工艺条件下产物的不同性质。结果表明，超声反应温度、持续时间及超声波发生方式对TiO2纳米晶的形貌、粒径及结晶度等均有不同程度的影响。     

氧化钛纳米管的合成机理与表征

采用水热合成方法制备出外径约8nm,壁厚为1nm的纳米管,以TEM、XRD和TG等分析手段对不同工艺条件下获得的产物进行了表征,对它们的热稳定性进行了测试。结果表明,纳米管是在NaOH水热处理过程中形成的,而不是在清洗过程中形成的。其形成机理可能是纳米氧化钛颗粒在强碱作用下形成的Na2TiO3片状物经过卷曲而成短纳米管,通过溶解-吸收机理,逐渐长成长纳米管。但清洗溶液的pH值对生成的纳米管的成分和结构有影响,通过控制清洗产物溶液的pH值和热处理温度,可以获得组成分别为Na2TiO3、H2TiO3和TiO2的纳米管,且纳米管具有较好得热稳定性,经400℃热处理后,能保持其纳米管形貌,600℃时,纳米管间有烧结的迹象,至800℃时纳米管完全变为颗粒状。     

静电纺丝制备Zn掺杂TiO_2复合纳米纤维

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为络合剂与钛酸异丙酯、醋酸锌混合制得前驱体溶液,用静电纺丝法制得PVP/Ti(OCH(CH3)2)4/Zn(CH3COO)2复合纳米纤维,经700℃煅烧后,生成直径约300～400nm的Zn掺杂TiO2复合纳米纤维。研究结果表明,前躯体溶液的浓度、纺丝电压和接收距离对纤维的形貌和结构有较大的影响。通过差热-热重分析、红外光谱、扫描电镜、粉末X射线衍射等手段对纳米纤维进行了表征。在日光照射下以Zn掺杂TiO2复合纳米纤维光降解亚甲基蓝溶液,光降解效率优于TiO2纳米纤维。     

一维TiO2纳米材料的微观形态与结构的控制

采用水热法在不同温度下制备了TiO2一维纳米材料,并对其进行了微观形态和晶体结构研究.结果表明,通过控制系统的温度和压力可以分别得到TiO2纳米微粒、纳米管和纳米带.纳米管和纳米带材料具有不同于金红石和锐钛矿型的锐钛矿和钛酸的混合结构;将产物在500℃下热处理后,纳米管/带完全转变为锐钛矿型结构.     

TiO2纳米纤维微观结构的调控与制备

通过静电纺丝技术制备了具有一维纳米结构的SiO2/TiO2纳米复合纤维,基于热碱化学刻蚀技术对其微观形貌进行二次调制,制备出具有较高比表面积的多孔TiO2纳米纤维。TG表征表明550℃以上的焙烧温度才能完全烧掉纳米纤维前驱体中有机物组分,从而得到无机SiO2/TiO2纳米复合纤维。同时发现,SiO2掺杂可以有效抑制TiO2高温条件下从锐钛矿相向金红石相的转化,在700℃仍然可以得到结晶较好的纯相SiO2/TiO2锐钛矿。SEM表征表明NaOH热化学处理可以从复合纳米纤维SiO2/TiO2体相刻蚀掉大部分SiO2纳米晶粒,从而制备出多孔TiO2无机纳米纤维,相对未经处理的TiO2纳米纤维,该材料具有更高的比表面积和更加精细的微观结构。     

水热法合成铟锡氧化物纳米粒子的制备及表征

采用三氧化二铟和真空蒸发法制得的纳米锡粉为原料，溶解在一定浓度的氢氧化钠溶液中，水热条件下成功的合成了纳米级的铟锡氧化物粒子，通过粉末X射线衍射（XRD），场发射扫描电子显微镜（FE-SEM），透射电子显微镜（TEM）和紫外可见光光吸收光谱（Uv-Vis）等手段对所得产物进行表征。讨论了反应时间、pH值因素对产物成分和形貌的影响。结果表明：在温度为180℃，10mol／L NaOH溶液的条件下，水热反应36h得到比较均一的产物In1.94Sn0.06O3，产物形貌为均匀的六面体，大小在100nm左右，且对波长在200-400nm的光有强烈的吸收。     

TiO2纳米带/石墨烯纳米复合材料一锅煮溶剂热法合成及其近红外肾癌热疗应用研究

采用一锅煮溶剂热法成功合成二氧化钛纳米带/石墨烯复合材料(TiO2/GR),该过程可以同步实现石墨烯的还原及TiO2/GR的原位生成。利用透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、选区电子衍射(SAED)等分别对TiO2/GR的形貌、结构和尺寸进行了详细表征。体外实验结果显示,在近红外光照射下,以TiO2/GR为新型光热试剂,对照组肾癌细胞仍保持较高活性,而实验组的肾癌细胞活力则降低为4.72%,揭示了该纳米复合材料在肾癌热疗方面的潜力。     

TiO2纳米管阵列的热稳定性及生物活性的研究

通过电化学阳极氧化法,在纯钛片表面制备得到TiO2纳米管阵列.研究了TiO2纳米管阵列的热稳定性,并通过模拟体液浸泡研究了其生物活性.采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分别对纳米管阵列的形貌和物相进行表征.结果表明,当热处理温度为300℃时,TiO2纳米管由无定形向锐钛型转变,温度升到500℃时转变为金红石型,升到600℃时TiO2纳米管阵列出现坍塌,700℃热处理时其形貌完全被破坏.生物活性研究表明,具有TiO2纳米管阵列的钛片经氢氧化钠溶液活化后具有良好的生物活性,能在模拟体液中诱导生成磷灰石.     

Synthesis of γ-MnO2 single-crystalline nanobelts

High-quality γ-MnO₂ single-crystalline nanobelts have been synthesized by hydrothermal treatment of commercial γ-MnO₂ in NaOH aqueous solution. The products are characterized by X-ray diffractometer, scanning electron microscopy, and transmission electron microscopy. The width, thickness and lengths of γ-MnO₂ nanobelts are in the range of 80-100 nm, 10-20 nm, and several tens of micrometers, respectively. The influences of the reaction time, temperature, and medium on the morphologies of the resulting products have been investigated.     

负载有立方相p-型半导体Cu1.8S颗粒的TiO2纳米带制备与表征

采用Cu₂O自牺牲模板法, 以负载有立方相p-型半导体Cu₂O颗粒的TiO₂纳米带作为前驱物, 在水热条件下与硫脲进行反应, 制得了负载有立方相p-型半导体Cu_1.8S颗粒的TiO₂纳米带. 测试结果表明, 反应温度、反应时间和硫脲浓度对Cu_1.8S纯度和形貌皆有影响. 若反应在较低温度(如120℃)进行, 即使反应时间达到25 h, 产物中除了生成Cu_1.8S还存在未反应Cu₂O; 若水热温度控制在160℃反应25 h, 当硫脲浓度为0.25 mol/L时, 负载物基本上是Cu_1.8S且分散较好, 当硫脲浓度升到0.5 mol/L时, 负载物团聚严重. 对罗丹明B的光催化降解活性测试结果表明, 与纯TiO₂纳米带相比, 在负载有Cu₂O或Cu_1.8S后光催化活性显著降低.     

Synthesis of BaTi2O5 nanobelts

BaTi₂O₅ nanobelts with 60–100 nm in thickness, 200–300 nm in width, and several micrometers in length have been successfully synthesized through a two-step hydrothermal reaction. Sodium titanate nanobelts are synthesized via the reaction of titania nanoparticles and NaOH aqueous solution at 180 °C for 24 h. After the reaction, resulting sodium titanate nanobelts are ion-exchanged with barium ions and then treated at 180 °C for 60 h under alkaline condition, BaTi₂O₅ nanobelts are formed. The morphologies and crystal structures of sodium titanate and BaTi₂O₅ nanobelts are characterized by field-emission scanning electron microscope (FE-SEM), transmission electron microscope (TEM) and X-ray powder diffractometer (XRD), respectively.     

不同形貌Ti-O基纳米结构的可控制备与形成机制探讨

利用碱辅助水热法实现了Ti-O基纳米管、纳米带和纳米结构微球的合成,通过TEM、SEM等手段对所制备的纳米结构进行表征。当采用商品级锐钛矿TiO2为原料,热水处理温度为180℃、碱的浓度为10mol/L,热处理48h时可以得到Ti-O基纳米带。纳米带宽度为50~200nm,长度达到几十微米甚至一百多微米;产物产率高,质量好,结晶良好,表面洁净,无缺陷。当热处理温度为120℃时,可以得到Ti-O基纳米管,纳米管的长度为200~500nm,外径在20~50nm之间。当所用前驱体的粒径较小时,容易形成较细或者较窄的纳米带或者纳米线,当在选用前驱体的粒径较大时,可以生成纳米结构微球。     

掺银二氧化钛纳米带的制备及其光催化性能研究

TiO2纳米带作为一种纳米光催化剂用于污水处理中时,能克服TiO2纳米颗粒不易分离同收等困难,对其进行贵金属掺杂,可提高其光催化活性.本研究以价格低廉的钛白粉为原料,采用水热法制备了掺银的TiO2纳米带,并运用XRD,SEM和EDS等对所制备的样品进行表征,进行了光催化降解甲基橙反应,考察了纳米带中的掺银量,煅烧温度等条件对降解甲基橙反应的影响.结果表明,当TiO2纳米带掺银量为0.1%(质量分数,下同),焙烧温度为700℃,催化剂用量为0.05g,室温下用15W紫外灯光照180min时,掺银的TiO2纳米带对甲基橙的降解率可达98.51%,较掺杂前提高了22%左右.     

Hydrothermal synthesis of perovskite bismuth ferrite crystallites with the help of NH4Cl

Bismuth ferrite nanopowders were hydrothermally synthesized with and without NH4Cl for comparison. The effects of NaOH concentration, reaction temperature and reaction time on the product phases and morphologies were studied in detail. Pure BiFeO3 was synthesized in a wide hydrothermal condition with the help of NH4Cl. Especially, it can be synthesized at low temperature of 140 degrees C. X-ray diffraction and Fourier transform infrared spectra revealed the BiFeO3 products had a perovskite structure. Scanning electron microscopy images showed that different BiFeO3 morphologies were formed under different hydrothermal conditions. NH4Cl played a key role in the BiFeO3 formation and BiFeO3 morphologies. Part BiFeO3 samples exhibited weak magnetic properties.     

含氧添加剂对水热法合成TiO_2微球(花)的影响

在最佳条件下(0.15mol/L的TiCl3NaCl饱和溶液,170℃时加热4h,含氧(O)添加剂/Ti摩尔比1/10)用水热法尝试在玻璃基板上制备TiO2材料。SEM和XRD表征结果表明,加含O添加剂生成了TiO2微米球或微米花,微米球或花由纳米棒自组装而成,生成的TiO2晶体均为金红石型。提出了形成TiO2微米球(花)的反应机理。     

MS(M=Cd或Zn)纳米粒子负载TiO_2纳米线的制备及可见光催化性能

以具有层状结构的钛酸盐纳米线、CdCl2或ZnSO4及硫代乙酰胺为原料,采用两步水热合成法制备了高温稳定的六方相CdS或低温稳定的立方相ZnS纳米粒子负载的TiO2纳米线复合材料。首先,CdCl2或ZnSO4与钛酸盐纳米线在水热条件下进行离子交换制得含Cd2+或Zn2+的钛酸盐纳米线;然后,在硫代乙酰胺溶液中于160℃下直接处理含Cd2+或Zn2+的钛酸盐纳米线就可获得负载有硫化物纳米粒子的TiO2复合纳米线。它们在酸浸后,TiO2纳米线的表面仍存在少量硫化物纳米粒子。通过测试酸浸后样品、纯TiO2纳米线和商用P25对亚甲基蓝水溶液的可见光催化降解实验结果证实,含CdS纳米粒子样品的光催化活性最高。     

无模板剂水热合成Bi12O17Cl2纳米带及其阻燃性能研究

以β-Bi2O3为原料,采用无模板剂水热法制备了Bi_(12)O_(17)Cl_2纳米带,利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和高分辨透射电镜(HRTEM)对其形貌和结构进行了表征并作为阻燃剂添加到聚氯乙烯(PVC)中评价其阻燃性能。结果表明,适宜的Bi/Cl物质的量比对水热合成Bi_(12)O_(17)Cl_2纳米带及其化学计量比影响显著,当Bi/Cl物质的量比为1∶2.5时,可得到分散性好、形貌均匀的Bi_(12)O_(17)Cl_2纳米带;改变Bi/Cl物质的量比,纳米带中Bi/Cl化学计量比从6∶1变成2.4∶1。初步探讨了Bi_(12)O_(17)Cl_2纳米带可能的生长机理,在水热反应过程中,Bi 3+与Cl-发生络合反应形成BiCln3-n络合物,从而合成Bi_(12)O_(17)Cl_2纳米带。     

Utilization of NaCl for phillipsite synthesis from fly ash by hydrothermal treatment with microwave heating

The coal fly ash was treated hydrothermally with the mixture of NaOH aqueous solution and NaCl aqueous solution at 373 K, using the microwave heating and the conventional heating in order to clarify influences of the NaCl concentration in the hydrothermal solution on the growth rate and the crystalline phase of synthesized zeolites.As a result, it was found that phillipsite crystallinity of product powder increases with the additive NaCl concentration in the hydrothermal solution when the concentration of NaOH is so low as not to generate the zeolite from fly ash. On the other hand, in case that NaOH concentration is relatively high, the addition of NaCl to the hydrothermal solution using the conventional heating hardly affects phillipsite crystallinity of product powder; however, the generation of hydroxysodalite is enhanced by the microwave heating.Moreover, it was revealed that the necessary treatment time to complete the crystallization of phillipsite increases with increasing concentration of NaCl in the hydrothermal solution. This is because the substitution of NaCl for NaOH reduces the dissolution rate of aluminate and silicate ions from fly ash and the generation rate of the precursor aluminosilicate gel. However, this delay of the completion of the crystallization can be shortened by the microwave heating method.These experimental results concluded that the utilization of NaCl for the hydrothermal solution is effective in phillipsite synthesis from fly ash only when the NaOH concentration is relatively low in the hydrothermal solution and especially, when the microwave heating is used.