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纳米TiO_2晶体的形貌控制

作　者: 武明晓
导　师: 韦志仁
学　校: 河北大学
专　业: 光学工程
关键词: 水热法 TiO2 形貌控制锐钛矿相金红石相
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 37次
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内容摘要

本文采用水热法,以TiCl₃为前驱物,68%的填充度,在180℃的温度下进行24h的水热反应。通过调节添加KOH量,改变反应溶液的pH值,在不同的溶液环境下,合成了不同晶相和形貌的TiO₂纳米晶体,研究了酸碱度对TiO₂晶体结晶成相的影响。在pH值较低的酸性溶液环境下,生成物为金红石相TiO₂纳米晶体;当溶液环境为弱碱性时,锐钛矿相TiO₂纳米晶体更容易成相;随着溶液的pH值继续升高,溶液环境变为强碱性,生成了钛酸钾纳米纤维晶体。采用水热法,以TiCl₃为前驱物,填充度为68%,一定浓度的KF作为矿化剂,在180℃的温度下进行24h的水热反应合成了锐钛矿相纳米TiO₂晶体。通过在初始反应溶液中加入不同的金属氯化物,分析了金属离子对TiO₂晶体结晶的影响。酸性的金属氯化物可以影响初始反应溶液的酸碱度,进而改变了Ti⁴+在反应过程中的水解产物,使得产物中少量的金红石相晶体与锐钛矿相晶体共存。除此之外,金属离子对TiO₂纳米晶体的形貌也有很大的影响。以Ti（OH）₄为前驱物,添加NH₄F、HF等不同的化合物作为矿化剂,在180℃的反应温度下,同样合成了颗粒较小的金红石相和锐钛矿相共存的TiO₂纳米晶体,晶体尺度20nm。在温度较高的情况下,以TiCl₃为前驱物,水热合成了锐钛矿相的TiO₂纳米晶体。晶体体积随温度的升高而增大,达到200nm。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章引言  9-20
  1.1 纳米材料的分类及基本特性  9-11
    1.1.1 纳米材料的分类  9-10
    1.1.2 纳米材料的特性及应用  10-11
  1.2 纳米Ti0_2 的晶体结构、基本特性及应用  11-16
    1.2.1 纳米Ti0_2 的晶体结构  11-12
    1.2.2 Ti0_2 物理性质和相互转化  12-13
    1.2.3 纳米Ti0_2 的应用  13-16
  1.3 纳米Ti0_2 的制备方法  16
  1.4 研究现状  16-18
  1.5 本论文的研究内容  18-20
第2章本论文的实验方法和表征方法  20-24
  2.1 实验方法  20-21
  2.2 材料的分析和表征方法  21-24
    2.2.1 透射电子显微镜（TEM/HRTEM）  22
    2.2.2 X 射线衍射分析法  22
    2.2.3 电子衍射  22-24
第3章 pH 对纳米Ti0_2晶体形貌的影响  24-30
  3.1 样品的制备  24
  3.2 样品的表征与结果讨论  24-29
  3.3 本章结论  29-30
第4章金属离子对纳米Ti0_2晶体形貌的影响  30-38
  4.1 水热法制备锐钛矿相纳米Ti0_2 晶体  30-31
    4.1.1 样品制备  30
    4.1.2 样品表征与结果分析  30-31
  4.2 金属离子对锐钛矿相纳米Ti0_2 形貌的影响  31-37
    4.2.1 样品的制备  31
    4.2.2 样品的表征与结果分析  31-37
  4.3 本章结论  37-38
第5章前驱物和温度对纳米Ti0_2晶体形貌的影响  38-46
  5.1 以Ti(OH)4 作为前驱物合成Ti0_2 晶体  38-41
    5.1.1 样品的制备  38
    5.1.2 样品的表征与结果分析  38-41
  5.2 温度对纳米Ti0_2 晶体形貌的影响  41-45
    5.2.1 样品的制备  41
    5.2.2 样品的表征与分析  41-45
  5.3 本章小结  45-46
第6章结论  46-47
参考文献  47-52
致谢  52-53
攻读硕士学位期间取得的科研成果  53

纳米TiO_2晶体的形貌控制

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