TiO2纳米材料的可控制备总结.ppt

Kedem等将聚丙烯腈(PAN)/MWCNTs/TiO2复合体系电纺，得到含28％TiO2及7％MWCNTs的复合纤维，均匀分散的MWCNTs沿纤维轴向规则排列，TiO2纳米粒子则随机附着在纤维表面或是镶嵌在纤维中。 Santosh等则将溶胶凝胶法与静电纺丝技术相结合制备TiO2/ CNTs复合纤维：首先将溶有聚醋酸乙烯酯(PVAC)的N-N二甲基甲酰胺溶液与异丙醇钛(TTIP)的醇溶液混合，然后将适量功能化的MWCNTs加入到上述混合液中得到纺丝液进行电纺，最后将得到的复合纤维在400-500℃煅烧2 h以得到锐钛矿相TiO2。 5. 阳极氧化法 从2001年Grimes等首次报道了在0.5wt%HF水溶液中，通过恒压阳极氧化高纯钛片，制备出定向排列的TiO2纳米管阵列后，就掀起了采用阳极氧化法制备TiO2纳米管阵列的研究热潮。 TiO2纳米管阵列的制备 含一定量NH4F的乙二醇溶液作为电解液，钛片为阳极，铂电极为阴极，在恒电压下，通过调节反应条件，来制备排列整齐均一的TiO2纳米管阵列。 阳极氧化法制备TiO2纳米管阵列的机理： 第一个阶段是初始氧化膜的形成阶段。该阶段的反应主要有： H2O→2H++O2- Ti-4e→Ti4+ Ti4++2O2-→TiO2 在阳极氧化作用下，水被分解形成O2-，Ti箔（板）被氧化成Ti4+，两者反应形成初始氧化膜。 第二阶段是多孔氧化膜的形成阶段。该阶段的反应主要有： Ti+2O2-→TiO2+4e- TiO2 + 6F–+ 4H+→TiF62–+ 2H2O 在电场驱动下O2-向基体移动，跨过氧化膜/金属界面进而继续氧化钛，此处称之为场致氧化生长；与此同时，电场极化致使键合的Ti4+越过氧化膜/电解液界面与F–结合，此处称之为场致溶解。 第三阶段是纳米管形成与稳定生长阶段。 氧化膜场致溶解形成小孔；小孔底部氧化薄层在电场作用下，进一步被O2-氧化，电场也同时加速氧化物溶解，从而逐渐生长为小空腔；小空腔继续扩展，将连续的小孔分开，形成独立的纳米管阵列。 原钛片 一次氧化片 采用不同钛片制备TiO2纳米管阵列SEM图 不同温度退火TiO2纳米管阵列的形貌及XRD图谱 5. 模板法 模板法是选择一定条件的模板，再利用溶胶凝胶、液相沉积等方法向其中填充各种材料，从而得到具有一定排列并具有所需特定尺寸的纳米结构的材料制备方法。 模板法的优点在于可以通过调整模板的各种参数来制得所需的不同尺寸的纳米结构，从某种程度上来说真正实现了对纳米结构的有效控制。 在模板合成法中,常用的模板有多种,如多孔氧化铝、有机小分子、介孔分子筛、细菌衍生的蛋白质等。 图2-2为多孔氧化铝的扫描电镜图片 图2-3为多孔氧化铝的横截面扫描电镜图片 从图中我们可以清晰的观察到氧化铝模板的孔，孔的形状为六边形并且分布非常均匀，孔径约60-70nm，从多孔氧化铝的剖面图中，可以看到纳米孔垂直于基底铝片、相互平行。 多孔氧化铝模板 步骤：先将40mL无水乙醇按等比例分为A和B两份，并置于两个干净的150mL的烧杯中，称取0.1000g聚乙二醇溶于A液中，用磁力搅拌器进行搅拌，并微热使聚乙二醇完全溶解于无水乙醇中，再取6.8mL的钛酸四丁酯滴入A液，然后滴入0.15mL的浓硝酸，继续磁力搅拌10min；取0.88mL的去离子水置于B液中，搅拌均匀，然后缓慢地将B液滴入A液中，强烈磁力搅拌30min，即可制得稳定的溶胶。 将多孔氧化铝模板浸泡在上述制备好的溶胶-凝胶中60 min，之后取出在空气中晾干。将凉干后的样品置入管式炉中，在空气气氛中升温至500 ℃焙烧6 h后，制得二氧化钛纳米管。氧化铝模板可用NaOH除去。 图2-5 二氧化钛纳米管群的透射电镜图片 SiO2模板 单分散SiO2微球的制备：将4.75 ml正硅酸乙酯加入到50.25 ml无水乙醇中，搅拌混匀，加入9.27 ml氨水和13.5 ml蒸馏水的混合液，室温下磁力搅拌5 h，无水乙醇洗涤三次，70 ℃下烘干备用。 取一定量上述制得的SiO2，超声分散于100 ml无水乙醇中，加入0.3 mol/ L蒸馏水(水/乙醇)，得到溶液A。配制一定量浓度的钛酸四丁酯(TEOT)的无水乙醇溶液，记为B。磁力搅拌下，将B缓慢滴加到A中。得到混合液静置3 h，高速离心，无水乙醇洗涤三次，70 ℃下烘干，550 ℃下锻烧2小时得到TiO2/ SiO2核壳结构复合微球。SiO2可用HF除去。 取6 g葡萄糖或蔗糖溶解于40 ml的蒸馏水中，用0.1M的NaOH溶液调节溶液pH值为10~10.5，转至60 ml的带内衬的不锈钢反应釜中；在程序控温高温炉中先140℃/0.