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晶相可控的纳米TiO2制备及性能研究

作　者: 高一娜
导　师: 辛柏福
学　校: 黑龙江大学
专　业: 分析化学
关键词: 二氧化钛 晶相控制 光催化 紫外屏蔽
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


本论文以钛酸四丁酯为钛源,以高浓度盐酸溶液为反应介质,采用水热法制备了纯锐钛矿相、纯金红石相及锐钛矿与金红石混相纳米TiO2粉体。利用XRD、Raman、TEM及FT-IR等现代分析技术,考查了表面修饰剂、诱导温度和诱导时间等因素对纳米TiO2晶相结构的影响,并分析了不同反应条件下纳米TiO2晶体的生成机制。实验结果表明,表面修饰剂对晶相的控制起着至关重要的作用。DBS的苯磺基可与[TiO6]八面体相邻的羟基配体形成氢键或类脂键,限制水解产物形成的生长基元结构;诱导温度的变化可影响DBS在体系中的解离度,即影响苯磺基的浓度,从而影响生长基元的结构;通过调节诱导时间可以控制生成不同晶相晶核的数量及体系中游离Ti4+源的浓度,从而制得不同晶相的TiO2纳米晶。最终制得的TiO2纳米晶粒径小、晶化度高、分散性好,晶粒尺寸在4～15nm左右。以罗丹明B溶液作为目标降解物,考查了不同晶相TiO2纳米晶的光催化效能。实验结果表明金红石含量为20%的混晶样品光催化活性最高,优于P25 TiO2光催化剂。利用纯金红石相TiO2纳米晶自制的防晒霜紫外屏蔽效果及稳定性更好,优于市售的化学防晒及物理防晒商品,且具有无毒、不被吸收等优点。

全文目录


中文摘要  3-4
Abstract  4-8
第1章 绪论  8-26
  1.1 前言  8
  1.2 纳米TiO_2 的制备方法及其研究进展  8-15
    1.2.1 气相法  8-9
    1.2.2 固相法  9-10
    1.2.3 液相法  10-15
  1.3 纳米TiO_2 的表面改性  15-19
    1.3.1 纳米TiO_2 的物理修饰  16
    1.3.2 纳米TiO_2 的化学修饰  16-19
  1.4 晶体生长理论及其研究进展  19-22
    1.4.1 晶体理论简述  19-21
    1.4.2 国内外纳米TiO_2 粉体晶相控制研究进展  21-22
  1.5 纳米TiO_2 材料的应用  22-24
    1.5.1 光催化性能的应用  22-23
    1.5.2 紫外屏蔽特性的应用  23-24
  1.6 本论文研究的主要内容  24-25
  1.7 课题来源  25-26
第2章 实验材料与研究方法  26-32
  2.1 实验试剂与仪器  26-27
    2.1.1 实验试剂  26-27
    2.1.2 实验仪器  27
  2.2 材料表征  27-29
    2.2.1 X 射线粉末衍射(XRD)分析  27-28
    2.2.2 透射电镜（TEM）测试  28
    2.2.3 拉曼光谱(Raman)分析  28
    2.2.4 红外(IR)漫反射光谱分析  28
    2.2.5 X 射线光电子能谱(XPS)  28
    2.2.6 表面光电压谱(SPS)  28-29
    2.2.7 紫外-可见吸收/透射光谱（UV-Vis）  29
  2.3 性能评价  29-32
    2.3.1 光催化性能评价体系  29-31
    2.3.2 紫外屏蔽性能评价体系  31-32
第3章 晶相可控的纳米TiO_2制备及机制研究  32-51
  3.1 引言  32
  3.2 晶相可控TiO_2 纳米晶及其后续产品的制备  32-34
    3.2.1 不同晶相纳米TiO_2 的制备  32-33
    3.2.2 防晒霜的制备  33-34
  3.3 表面修饰剂对纳米TiO_2 晶相及粒径的影响  34-42
    3.3.1 红外谱图分析（FT-IR）表征  34-35
    3.3.2 DBS 表面修饰剂对调控纳米TiO_2 晶型及粒径的作用  35-39
    3.3.3 DBS 表面活性剂用量对纳米TiO_2 晶型的影响  39-42
  3.4 诱导温度对纳米TiO_2 晶型的影响  42-44
  3.5 诱导时间对纳米TiO_2 晶型的影响  44-48
  3.6 晶相可控的纳米TiO_2 生成机制的探讨  48-49
  3.7 本章小结  49-51
第4章 产物TiO_2纳米晶的性能研究  51-70
  4.1 引言  51
  4.2 TiO_2 纳米晶的光催化性能评价  51-63
    4.2.1 DBS/TiO_2 表面组成分析  51-53
    4.2.2 DBS/TiO_2 光催化性能评价  53-63
  4.3 Rutile-TiO_2 纳米晶的紫外屏蔽性能评价  63-68
    4.3.1 相同测试时间内不同样品UV 透过率的比较  64-66
    4.3.2 不同测试时间内同种样品UV 透过率的比较  66-68
  4.4 本章小结  68-70
结论  70-72
参考文献  72-79
致谢  79

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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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