TiO2纳米带的制备、表征及形成机理探讨.pdfVIP

王彦敏等：TiO：纳米带的制备、表征及形成机理探讨 Ti02纳米带的制备、表征及形成机理探讨’ 王彦敏1，堵国君2，刘 宏2 (1．山东交通学院土木工程系，山东济南250023I 2．山东大学晶体材料国家重点实验室，山东济南。250010) 摘要： 通过水热法和后继热处理法可以大批量地 酸洗可以得到层状结构的钛酸纳米带(分子式为 合成宽度为50-、一200nm、长度达到几十微米，甚至100H：Ti。O，)，将钛酸纳米带经过热处理可以得到TiOz 多微米的Ti02纳米带。采用XRD、SEM、TG／DTA 纳米带n3|。通过对水热法工艺的改进，可以实现纳米 和IR对所制备的产物进行了表征。结果表明，所合成 带的批量生产，氧化钛纳米带形成与转化机理。 的产物产量高，质量好，且结晶程度良好。对纳米带的 2 实 验 转变机理和形成机理进行了探讨。 关键词i TiO。纳米带；水热法；制备；形成机理 以商品级锐钛矿TiO。粉末或者自制的氧化钛为 中图分类号：TB332 文献标识码：A 原料，5～15mol／LNaOH溶液作为反应的溶剂，采用 水热法合成TiOz纳米带。一个典型的实验过程如下： 1 引 言 mL10 将0．19Ti02加入到20moi／LNaOH溶液中， 自从碳纳米管发现以来[1]，一维纳米材料由于其 然后置于带有聚四氟乙烯釜芯(容积为25mL)的高压 独特的物理、化学和机械性能，引起了大家的广泛关 釜内，200℃下水热处理48h，然后将所得到的产物反 注。在这些材料中，含钛氧化物的纳米管、纳米线和纳 复用去离子水清洗、抽滤、烘干就可以得到Na。Ti。O， 米带作为一种多功能的半导体材料，在太阳能转换与 纳米带；然后将Na2Ti。O，纳米带浸入到0．1mol／L 存储‘引、光催化‘引、催化剂载体‘43和气敏特性‘5。73领域HCI溶液中浸泡24h，再用去离子水彻底地清洗就可 的应用而备受关注。Tioz的纳米管、纳米线和纳米带以得到H。Ti。o，纳米带；将所得到的H。Ti。o，纳米带 可以通过NaOH和锐钛矿TiO：之间的水热反应和后在一定的温度下热处理lh就可以碍到锐钛矿型或者 续的热处理来合成[8]。在比较温和的水热处理条件下 金红石型TiO：纳米带。 (碱溶液的浓度5mol／L，较低的反应温度)有利于纳采用X射线粉末衍射(XRD)对所得样品进行了 米管的形成；而纳米带是在更严格的水热条件下生成 物相和结构分析。工作时采用Cu靶(CuKa发射线为 (高的NaOH浓度，一般5～15mol／L；高的反应温度， 100～200℃)。另外，还有大量的参数影响纳米结构的2一-60。。样品的形貌和结晶情况分别通过透射电子显 形成，如前驱体的影响(无定形，锐钛矿，金红石和板钛 矿)、水热处理过程中各种水热参数的设置等。以前， 绝大多数关于TiO。纳米材料的研究主要集中在纳米 描电镜(SEM)来确定。观察形貌时工作电压为3kV。 粉体和纳米薄膜的制备上，近几年来，Tio。纳米线、纳 差热／热重分析测量用的仪器是DSc-2C型差式扫描 米管等一维纳米结构以及介孔结构逐渐发展起来了， 量热计，Nz气氛，升温速度为20℃／rain，温度范围为 且提供了比普通纳米颗粒更高的比表面积，这保证了 25-～900℃。 一个高的活性位密度以利于表面反应。 3结果与讨论 采用水热法都不能直接得到锐钛矿TiOz。而是一 维钛酸盐纳米结构，据报道。其晶体结构为层状结构， 3．1纳米带的表征 其分子结构也不同。已报道的产物分子式包括层状 以商品级锐钛矿TiO。为