纳米锐钛矿相二氧化钛中的晶格畸变

借助精确的X射线衍射(XRD)测量,对不同晶粒度纳米锐钛矿相二氧化钛(n-A-TiO2)样品的晶粒微结构进行了细致研究,给出了标明晶面指数(hkl)和晶面间距dhkl值的系列XRD谱,并得到了晶面间距、晶格常数、轴比、晶胞体积等参数数值及其相对常规粗晶的变化情况,从而初步揭示出该样品晶粒微结构的尺寸效应.作者首次发现,纳米锐钛矿相二氧化钛样品中存在着非单调的备向异性晶格畸变.     

液相反应制备纳米锐钛矿相二氧化钛

采用醇盐的乙醇溶液,在７０℃下水解与结晶分步进行,制备了纳米锐钛矿相二氧化钛胶体及粉体．以ＸＲＤ、ＢＥＴ、ＴＥＭ、ＨＲＥＭ、ＴＧ－ＤＴＡ等方法对胶体及粉体进行了表征．高分辨透射电子显微镜分析表明,所得胶体中二氧化钛晶形发育完整,２２０℃处理后粒子平均粒径为９ｎｍ,比表面积 １７１ｍ^２／ｇ．     

锐钛矿相二氧化钛纳米棒的制备及其光催化性能研究

以Ti(SO₄)₂为钛源制备过氧钛酸水溶液,再以过氧钛酸水溶液为前驱体,利用低温水热法制备出纳米棒状锐钛矿相TiO₂溶胶。通过X射线衍射、扫描电子显微镜、紫外-可见吸收光谱对所制备的TiO₂溶胶的表面形貌和光学性质进行表征,利用TiO₂溶胶在紫外光下对甲基橙的光降解效果和可见光下对亚甲基蓝的光降解效果来评价样品的光催化活性。结果表明,制备的TiO₂溶胶尺寸均一,为标准的锐钛矿型;在紫外光下对甲基橙的光降解效果160min可达到91.4%,在可见光下对亚甲基蓝的光降解效果150min可达到14.3%。     

工业四氯化钛水溶液热水解制备锐钛矿晶型纳米二氧化钛

以盐酸法制备的工业四氯化钛水溶液为原料,加入一种表面活性剂自生晶种升温水解,实验发现,在一定四氯化钛水溶液浓度和酸度下,室温～106℃,水解30min即可得到平均晶体粒度为5nm左右的锐钛矿型纳米二氧化钛.此工艺条件具有很好的工业化生产的可能性.     

钠离子电池负极材料锐钛矿型二氧化钛的研究进展

相较于锂离子电池,钠离子电池具有价格低廉、原料丰富、循环稳定性及倍率性能较好等优点,因此,随着低成本储能技术的需求日益增长,越来越多的研究者加入到钠离子电池基础研究和工程化探索的工作中。在钠离子电池体系中,负极材料在很大程度上影响着电池的能量密度、循环性能及安全性等。另外,在种类繁多的负极材料中,锐钛矿型二氧化钛(TiO₂)因自放电低、安全性高、循环寿命长、环境友好以及钠离子脱嵌电位相对较高等优点,逐渐成为钠离子电池负极材料的研究热点。然而,TiO₂属于半导体,离子扩散速率小和电子电导率低,严重制约着其倍率性能和循环性能,限制了其发展空间。因此,需对锐钛矿型TiO₂进行改性以提升其电导率。本文系统综述了微观结构调控、缺陷(氧空位和杂原子掺杂)以及与导电基体复合等改性方法对锐钛矿型TiO₂基负极材料导电性和储钠性能的影响,并对锐钛矿型TiO₂作为钠离子电池负极材料在未来的研究与应用进行了展望。     

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.     

锐钛矿型TiO_2纳米线的水热法制备及其光电性能的研究

利用水热技术制备了锐钛型的TiO2纳米线(TNWs),研究了不同的水热反应时间,水热反应温度以及所用碱的浓度对所制备的纳米线的形貌的影响。采用XRD技术和SEM技术对纳米线的成分及其形貌进行了表征。将TNWs与TiO2(P25)混合分散于水和乙醇的混合溶剂中,制得均匀稳定的浆体,涂敷于不锈钢基体表面,进行光电化学性能的测试,结果表明,当TNWs的掺杂量为5%(w)时,薄膜的光电性能最优。     

锐钛矿型TiO2纳米粉的低温热容研究

采用溶胶－凝胶法制备了１６、２６nm锐钛矿型ＴiO2纳米晶超微粉末,测定了其纳米尺寸和记,在７８－３７０Ｋ温区测定了热容、拟合出热容随温度变经的多项式方程,并与锐态矿型粗晶ＴiO2热容文献值进行分析,从能量不同的角度分析了各曲线不同的原因。     

纳米二氧化钛晶型互变的研究

采用水解-沉淀法,以四氯化钛为原料,通过添加少量的硫酸铝、硅酸钠来改变氧化钛的晶型;利用X射线检测氧化钛的晶体结构．透射电镜观察表面形貌,并利用液氮吸附法测试比表面积;结果表明：添加少量的硫酸铝可以将金红石型氧化钛转化为锐钛型;当在锐钛型氧化钛的基础上添加少量的硅酸钠后,又能抑制金红石的产生,氧化硅含量越高,锐钛型转化为金红石越难,比表面积越大;XRD、TEM检测出氧化物粒径为3～20nm。     

过氧钛酸水热合成锐钛矿相二氧化钛纳米棒溶胶

以双氧水溶解水合氧化钛沉淀得到的水溶性过氧钛酸水溶液为前驱体,用水热法制备了透明的锐钛矿相二氧化钛溶胶.用XRD、UV-Vis、PL、FT-Raman和TEM测定手段对溶胶中的晶粒进行了表征.结果表明：溶胶中二氧化钛纳米晶为锐钛矿相,晶粒为梭形棒状,并沿c轴定向生长,晶粒的平均直径小于10nm,其发射峰约在368nm处显示特征的带隙发光.水热时间的延长有利于晶粒“定向附着”生长,120℃时当水热时间由4h延长至24h时,可得到结晶完美、长径比接近10的二氧化钛纳米棒,并且其发光强度也有所增强.     

锐钛矿型TiO2纳米粉的燃烧法合成与表征

以TiOSO4为原料,有机酸为燃烧剂,调节反应体系的pH值成功地制备出TiO2纳米晶.用尿素作燃烧剂,所得TiO2主要为金红石型;以柠檬酸为燃烧剂时,TiO2主要以锐钛矿型存在.X射线衍射(XRD)分析的结果显示,此时有机组分已完全分解.经透射电子显微镜(TEM)和XRD单峰傅氏分析法测定,晶粒尺寸在10～25nm之间.     

非水沉淀法制备纳米氧化钛及其光催化性能研究

采用非水沉淀工艺制备了锐钛矿型纳米氧化钛(TiO₂)。在冰醋酸的催化作用下, 钛酸丁酯在乙醇中发生非水解反应。冰醋酸的引入增加了钛酸丁酯中Ti-O键和C-O键的极性, 进而促进其在溶剂乙醇中发生非水解脱醚缩聚反应形成Ti-O-Ti键合。经过80℃回流24 h, Ti-O-Ti键重排形成锐钛矿型纳米TiO₂。其粒径为5~20 nm; 比表面积为169.4 m²/g。非水沉淀法制备的纳米氧化钛分散性良好, 光催化性能优异。紫外光照2 h, 纳米氧化钛对甲基橙的降解率达99.81%, 具有良好的污水处理应用前景。     

Al掺杂锐钛矿型二氧化钛的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论(DFT)框架下的平面波超软赝势(PWPP)方法,模拟计算了Al掺杂前后锐钛矿相二氧化钛的几何结构、能带结构、态密度分布、光吸收系数等,并与实验结果进行比较。结果表明:高浓度的Al原子掺杂使其禁带宽度变小,光吸收强度显著增强,其电子迁移率、电导率均有所改变。这对半导体内电子和空穴的捕获以及抑制电子/空穴的复合起到了很好的作用。     

低温制备锐钛矿TiO2溶胶水溶液

利用过氧化的方法低温制备锐钛矿相TiO2溶胶水溶液,其制备过程由4个步骤组成:利用新制备的正钛酸沉淀得到过氧化钛溶液;利用氨水溶液沉淀过氧化钛得到过氧化钛水合物;利用阳离子交换树脂除去杂质NH4 ;得到的溶液于100℃下密闭加热5h得到最终产物.XRD和FTIR结果表明,可以通过此法在低温下合成稳定的锐钛矿型TiO2溶胶水溶液,而且在制备过程中不会引入任何杂质.TiO2溶胶水溶液的光催化活性通过光催化降解丙酮来表征,结果表明其光催化表观反应速率常数相对P25大0.9×10-3min-1.     

锐钛矿二氧化钛纳米线的水热制备及其表征

利用水热法制备了锐钛矿TiO2纳米线,用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）对TiO2纳米线的形貌、成份进行了分析表征。在进行AFM观测时,采用一种简单易行的方法将TiO2纳米线固定在ITO玻璃衬底表面,解决了AFM扫描过程中样品不能稳定吸附在衬底上的问题。经过适当改进,该方法同样适用于其他粉末状纳米材料的原子力显微镜和扫描隧道显微镜（STM）研究。     

热液法低温制备锐钛矿型二氧化钛纳米粉体

以钛酸四丁酯为前驱体,采用热液法在低于100℃的条件下制备了纳米晶TiO2粉体。运用DSC、XRD和HRTEM对所获得的TiO2粉体进行表征。XRD结果表明：所得到的TiO2粉体都是锐钛矿相,颗粒大小随着热液处理温度（60～100℃）的升高而增大,由Scherrer公式计算,其粒径介于4.8～6.9nm。同时,研究了所获TiO2粉体在紫外光下降解亚甲基蓝的性质。     

掺P锐钛矿相TiO2第一性原理计算

采用广义梯度近似处理的全电势线性缀加平面波法计算了掺P锐钛矿相TiO2的电子密度、能带结构和态密度.计算结果表明,P掺杂使锐钛矿相TiO2在费米能级附近出现3条杂质能带,使能带宽度减小,从而有效地提高了TiO2的可见光响应.     

水凝胶模板制备纳米TiO2及微流控合成TiO2微球

以聚丙烯酰胺丙烯酸和聚乙二醇/聚丙烯酸两种水凝胶作为模板, 丙烯酸做抑制剂合成纳米颗粒。水凝胶的缓慢吸水和网络结构, 减缓了钛酸四丁酯的水解速率, 并抑制TiO₂的颗粒长大, 制备出的TiO₂纳米粉粒径分布窄, 且为锐钛矿相结构。对比研究发现, 聚乙二醇/聚丙烯酸水凝胶的吸水膨胀率更小, 前驱体溶液的稳定性更高。选用聚乙二醇/聚丙烯酸前驱体溶液, 采用微流控技术制备TiO₂微球, 制备出的微球具有球形度好、单分散的优点, 焙烧后TiO₂的晶体结构为锐钛矿。     

Mg掺杂锐钛矿相TiO_2的第一性原理计算

利用基于密度泛函理论的第一性原理对不同浓度Mg掺杂锐钛矿相TiO2的电子结构和光学特性进行理论计算。结果表明,随着Mg掺杂浓度的增大,锐钛矿相TiO2的晶格膨胀程度越大,带隙宽度增大并且吸收边蓝移;不同掺杂浓度下Mg的3s和2p轨道对锐钛矿相TiO2的价带和导带组成贡献较小;在波长约为200⁵95、595595、595⁸00 nm的光区内,Mg掺杂锐钛矿相TiO2的光吸收能力分别减弱和增强。