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有机物原位表面修饰TiO_2纳米材料的制备及性能研究

作　者: 胡宾
导　师: 潘卉；张治军
学　校: 河南大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 纳米TiO2 表面修饰 光全息存储 摩擦学性能 光催化活性
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


纳米TiO2具有优越的光电性能、光催化性能、较高的折射率等,在光催化、太阳能电池、生物材料及光学材料等领域具有广阔的应用前景。但纳米TiO2在有机溶剂中的分散性差,限制了其应用（如涂料等）;而提高纳米TiO2在有机相中的分散性对扩展其应用领域有极其重要的意义。为此,我们利用原位表面改性方法制备了几种表面修饰TiO2纳米颗粒,分析了其在氯仿、甲苯、液体石蜡等有机溶剂中的分散性及其相组成、微观结构、化学特征,并评价了其热稳定性能和摩擦学性能等。采用无氟水热法制备了表面含（001）高反应活性面的TiO2纳米晶,分析了其相组成、微观结构、化学特征;并利用模拟太阳光源PLS-SXE300 （未加滤光片）评价了其对甲基橙光催化降解的催化性能。本论文主要研究内容和结果如下:1、通过控制TiCl4的水解速度制得了水杨酸（SA）原位表面修饰TiO2纳米颗粒;采用X射线衍射仪（XRD）、高分辨透射电子显微镜（HRTEM）、红外光谱仪（FI-TR）、X射线光电子能谱仪（XPS）等分析了表面改性前后的TiO2纳米颗粒的相组成、微观结构、化学特征和化学状态;利用热分析仪（TG-DTA）评价了其热稳定性能。结果表明,水杨酸修饰TiO2纳米颗粒在乙醇中有良好的分散性;将其引入以聚乙烯醇/丙烯酰胺（PVA/AA）为基体的光全息存储薄膜中,能显著提高薄膜的衍射效率,降低布拉格偏移,改善抗缩皱性能。2、以4-（1,1,3,3-四甲基）-丁基-2-羟基苯甲酸（C8SA）作为修饰剂,利用TiCl4水解合成了C8SA修饰的TiO2纳米颗粒（C8SA/TiO2）;采用HRTEM、FI-TR、TG-DTA等分析了C8SA/TiO2纳米颗粒的微观结构、化学特征、热稳定性能;采用四球摩擦磨损试验机考察了其作为液体石蜡添加剂的减摩抗磨性能。结果表明,TiO2/C8SA纳米颗粒表现出较好的减摩抗磨性能,能有效地减轻钢球摩擦副的磨损。3、利用无氟水热法制备了表面表面含（001）高反应活性面的TiO2纳米晶;采用XRD、HRTEM、FI-TR等分析了TiO2纳米晶的相组成、微观结构、化学特征;利用模拟太阳光源PLS-SXE300 （未加滤光片）评价了其甲基橙光催化降解的催化性能。结果表明,合成的表面含（001）高反应活性面的锐钛矿相TiO2纳米晶具有较高的光催化效率。

全文目录


摘要  4-6
Abstract  6-10
1 绪论  10-27
  1.1 纳米技术  10-11
  1.2 纳米材料  11-13
    1.2.1 小尺寸效应  11
    1.2.2 表面与界面效应  11-12
    1.2.3 量子尺寸效应  12
    1.2.4 库伦阻塞与量子隧穿效应  12
    1.2.5 宏观量子隧道效应  12-13
    1.2.6 介电限域效应  13
  1.3 纳米Ti0_2  13-21
    1.3.1 纳米Ti0_2 的制备方法  14-20
    1.3.2 Ti0_2 纳米材料的应用  20-21
  1.4 选题背景和课题的提出  21-22
  1.5 课题研究的主要内容  22-23
    1.5.1 水杨酸表面修饰Ti0_2 纳米颗粒的合成及其性能研究  22
    1.5.2 4-(1,1,3,3-四甲基)-丁基-2-羟基苯甲酸表面改性纳米Ti0_2 的制备及摩擦学性能研究  22
    1.5.3 具有高反应活性面的Ti0_2 纳米颗粒的制备及其光催化性能研究  22-23
  参考文献  23-27
2 水杨酸原位表面改性纳米Ti0_2 的制备及性能研究  27-39
  2.1 前言  27
  2.2 实验部分  27-29
    2.2.1 试剂及仪器  27-28
    2.2.2 SA 修饰的Ti0_2 纳米颗粒(Ti0_2/SA)的制备  28
    2.2.3 Ti0_2/PVA/AM 复合材料的制备  28-29
  2.3 结果与讨论  29-35
    2.3.1 Ti0_2 和Ti0_2/SA 的XRD 粉末衍射分析  29-30
    2.3.2 Ti0_2 和Ti0_2/SA 的红外吸收光谱分析  30-31
    2.3.3 Ti0_2 和Ti0_2/SA 的XPS 分析  31-32
    2.3.4 Ti0_2 和Ti0_2/SA 的热失重分析  32-33
    2.3.5 Ti0_2 和Ti0_2/SA 的微观形貌分析  33-35
  2.4 Ti0_2/PVA/AM 全息存储性能的测试  35-36
    2.4.1 数字全息存储的基本原理  35
    2.4.2 Ti0_2/PVA/AM 衍射效率与Bragg 偏移结果表征  35-36
  2.5 结论  36-37
  参考文献  37-39
3 4-(1,1,3,3-四甲基)-丁基-2-羟基苯甲酸表面改性纳米Ti0_2 的制备及摩擦学性能研究  39-48
  3.1 前言  39
  3.2 实验部分  39-40
    3.2.1 试剂与仪器  39-40
    3.2.2 Ti0_2/C_8SA 纳米材料的制备  40
  3.3 结果与讨论  40-46
    3.3.1 分散性试验  40
    3.3.2 Ti0_2/C_8SA 的粉末衍射分析  40-41
    3.3.3 Ti0_2/C_8SA 的红外分析  41-42
    3.3.4 Ti0_2/C_8SA 的TG-DTA 分析  42
    3.3.5 Ti0_2/C_8SA 的紫外吸收测试  42-44
    3.3.6 Ti0_2/C_8SA 的微观形貌分析  44-45
    3.3.7 Ti0_2/C_8SA 摩擦学性能测试  45-46
  3.4 结论  46-47
  参考文献  47-48
4 表面存在高反应活性面的Ti0_2 纳米晶的制备及其光催化性能研究  48-68
  4.1 前言  48-49
  4.2 表面存在高反应活性面的Ti0_2 纳米晶的制备及表征  49-57
    4.2.1 实验部分  49-50
    4.2.2 结果与讨论  50-56
    4.2.3 小结  56-57
  4.3 表面存在高活性面Ti0_2 纳米晶的光催化性能研究  57-60
    4.3.1 实验部分  57
    4.3.2 结果与讨论  57-60
    4.3.3 小结  60
  4.4 HF 对Ti0_2 纳米晶形貌及光催化性能的影响  60-65
    4.4.1 实验部分  60-61
    4.4.2 结果与讨论  61-63
    4.4.3 结论与展望  63-65
  参考文献  65-68
问题与展望  68-70
攻读学位期间发表的学术论文  70-72
致谢  72-73

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 特种结构材料
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