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班 级 14－ 材料化学课程论文 题 目 纳米TiO2溶胶制备、性能与应用 学 院 先进材料与纳米科技学院 学生姓名 贾楠香 任课教师 贾 巧 英 摘要 第一章的基本性质与结构 一、 通常为白色以上处于熔融状态。 二、的结构 有板钛矿、锐钛矿、金红石三种不同晶型，它们的主要区别在于八面体结构内部扭曲和结合方式不同。 a.锐钛矿结构 第二章 纳米溶胶的制备 纳米的制备方法有很多，一种好的制备方法，要求其易操作、产率高，而且主要是制备出的纳米颗粒形貌和粒径分布可以控制，具有稳定性且分散性好（不团聚）。 的 液相法 胶溶法合成纳米，一般以或者等无机钛盐为原料通常工艺路线是将氨水或者等碱类物质加入到钛盐溶液中生成无定型的将生成的沉淀过滤中加入酸溶液搅拌水浴自然冷却得溶胶 制备原理 实验装置 滴定装置 （b）洄流装置 纳米溶胶的制备过程 的溶液于的烧杯中，用蒸馏水稀释,并用磁力搅拌器搅拌,然后,在常温下将浓度为的氨水缓慢均匀滴入。 为控制生成的的粒径使在滴定过程中颗粒不至于过大,滴定速度不能太快滴定所用仪器为滴液漏斗。滴定过程中,用试纸检测反 应体系的值,待到值为7—8时停止滴加氨水。 继续用磁力搅拌器搅拌大约半小时,使水解反应完全,将反应所得白色沉淀真空抽滤机抽滤洗涤,直到用硝酸银溶液检验洗液中无白色沉淀产生,这证明表面的己经被洗涤干净,则得到所需的。再向中加入的硝酸溶液充分搅拌均匀,然后在80℃下恒温水浴2小时,自然冷却即得产物溶胶。 溶胶 其主要过程是有机醇盐先在过量水中快速水解,形成胶状沉淀,然后加入酸或碱解胶,使沉淀胶溶并分散成大小在胶体范围内的粒子,形成稳定的溶胶。 有机醇盐溶于溶剂中形成均相溶液,以保证有机醇盐水解反应在分子均匀的水平上进行。 有机醇盐先在过量水中快速水解,形成胶状沉淀,然后加入酸或碱解胶,使沉淀胶溶并分散成大小在胶体范围内的粒子,形成稳定的溶胶。 有机醇盐 干凝胶研磨后锻烧,除去化学吸附的羟基和烷基团,以及物理吸附的有机溶剂和水,得到纳米粉体。 （3）磁控溅射法 磁控溅射法是物理气相沉积的一种方法，它利用高能粒子(等离子体) 轰击所产生的动量交换，撞击出目标靶材表面的原子。被溅射出的原子流以一定的方向射向衬底，凝聚成镀层，进而实现薄膜材料在衬底上的沉积。 二（） 气相氧化法法是以氧气为氧源,为原料,作为载气的氧化反应,该法制备纳米的原料易得,产品粒度细,单个颗粒分散性好,但副产品腐蚀性大,且温度高。 （2）气相合成法制备纳米 气相合成法是金属醇盐水解反应移至气相反应器中,将钦酸正丁酷 或其它钛的醇盐经喷雾和惰性气体冷激形成亚微米级的液滴,然后同水汽反应,在较低温度下合成了纯度高且单分散性能好的超细粒子。 气相氢火焰法制备纳米 以为原料将气体在氢氧焰中进行高温水解而制得纳米、、氢气与氧气混合气中,氢气体积浓度为15%—17%时,可以得到金 红石型纳米；当氢气体积浓度在17—30%之间时,可得到混晶型的纳米。 第三章的性能 的电学性能的介电常数较高，具有良好的电学性能表现。在对进行某些物理性质测定时，要考虑晶体的结晶方向。例如，金红石型的介电常数，随晶体的方向不同而不同，当与晶轴 c 轴平行时，测得的介电常数为180，与c轴呈直角时，其粉末状试样时的平均值为114。 染料敏化的纳米，在太阳光照射下，染料分子可与纳米直接作用，光生载流子转移速度加快，具有优异的光电转换特性。 纳米的光学性能 被认为当尺寸较小和孔隙较多时对光子的吸收会更强。 纳米具有直接光致电子跃迁和间接光致电子跃迁现象，且发光主要集中在蓝紫光谱区，有很好的荧光特性。 纳米的润湿性 许多科研工作者对的亲水机理和改性性能提高进行了大量的研究。对于不同纳米晶型的，锐钛矿型纳米薄膜表面的亲水性比金红石型纳米的亲水性好的多，这是因为锐钛矿表面羟基浓度比较高，而且比较容易与水分子结合形成具有较高能量的氢键。如果制备纳米薄膜过程中掺入适量的SiO2溶胶，经光照射后其光诱导超亲水特性可以得到明显地提高。 第四章的应用 针对前面所提到的性能整理出有以下应用在 近年来，具有优越光电转换特性的多孔、大比表面积太阳能电受目，其中以光电效应工作的薄膜式太阳能电池的研究为主流工作。经研究太阳能电池的卓越性能，太阳光照射下，其光电转换效率达 12%，光电流密度在 12 m A/cm2以上，因 电极表面吸附的染料分子约为普通电极表面吸附数的 50 倍，且染料分子可与直接作用，导致光