【二氧化钛的晶体结构及性质分析概述4000字】 .docxVIP

1

二氧化钛的晶体结构及性质分析概述

目录

二氧化钛的晶体结构及性质分析概述 1

1.1二氧化钛的晶体结构 1

1.2二氧化钛的性质 2

参考文献 6

1.1二氧化钛的晶体结构

目前世界人们仍然普遍认为我国TiO?主要矿石分为富含有锐钛矿(Anatase)、金红石(Rutile)、青铜矿(TiO?-b)及板钛矿(Brookite)四种板状结晶矿石类型，在目前我国其他天然界矿石中板状的钛和铁矿比较罕见3。不同的结晶型的脱嵌二氧化钛酸锂离子的内部空间结构分布不同，表面上的缺陷、禁孔和带孔的宽度不同，脱嵌锂酸钛离子的作用方式和反应途径也就同样会因此有所谓的不同，因而钛酸锂电池光催化剂的性能与其他光催化剂的综合性能就同样会因此有一定的性质差别。

光催化效果较好的是锐钛矿和金红石型TiO2,它们均属于四方晶系。两种晶型的主要区别是八面体的连接方式和畸变模式不同。图1.1为不同二氧化钛晶型的晶体结构示意图，从图中可以看到它们的结构单元及连接方式，表1.1为不同晶型结构的相关参数。锐钛矿的八面体结构扭曲畸变比较严重，因此对称性低于正交晶系，但是极性较强，禁带宽度为3.2eV,晶粒尺寸在11nm以下时活性最稳定，而金红石型TiO?的八面体结构畸变较少、对称性较好，禁带宽度为3.0eV,晶粒尺寸大于35nm时表现出最稳定的活性[4。另外，金红石中Ti-O键间距比锐钛矿大，而Ti-Ti键间距比锐钛矿小。TiO?-B为单斜晶系，属于C2/m空间群，是TiO?八面体配位单元通过共用边和顶点的方式相互连接而成的。相比之下，与板钛矿有关的研究和应用较少。

图1.1锐钛矿、金红石、青铜矿、板钛矿TiO?的晶体结构示意图[5]

Fig.1.1Crystalstructurediagramof(a)anatase,(b)rutile,(c)TiO?-Band(d)brookite?]

2

表1.1不同二氧化钛晶型相关参数[6]

Tab.1.1RelatedparametersofdifferentpolymorphsTiO?6

晶体结构

晶系

空间群

密度(g●cm-3)

晶胞参数(nm)

锐钛矿金红石

青铜矿

板钛矿

四方

四方

单斜

四方

I41/amd

P42/mnmC?/m

Pbca

3.794.133.64

3.99

a=0.37852,c=0.25134

a=0.45933,c=0.29592

a=1.216,b=0.374,c=0.651,=107.29

a=0.5456,b=0.9182,c=0.514

β

几种不同结晶型的钛矿二氧化钛都并没有千篇一律，许多选矿学者都一致认为二氧锐钛矿的化学光催化活性性能要远远高于板钛矿。与金红石相比，锐钛矿的金属复合物材料制备较为简便，电化学性能也相对比金红石更为优势突出，这主要部分是因为由于锐钛矿型材的TiO2锯齿形和长链状材料结构较好且易于对其他锂离子材料进行快速脱嵌。金红石型TiO?被广泛地应用作制造锂离子复合动力电池的晶体正负极复合材料时，其特殊的动态点阵电子结构设计会直接导致锂固体离子在整个晶体网格中各个不同方向的动态迁移使其速度不一样，进而直接可以影响和得到固体锂离子在整个锂半导体电子通道过程中的动态分解和双向扩散。板钛矿由于自己物理结构环境条件的严重限制，锂金属离子在动力电池工程中的纵向脱水镶嵌移动次数和横向移动时的速度都一般并非很不理想，所以在大型锂离子动力电池工程中的实际综合应用也比较少。

1.2二氧化钛的性质

1.2.1物理性质

相对密度：一种材料二氧化钛的相对分子密度通常会随其晶体结晶状态的形态、颗粒体的大小、化学成分、特别重要的一点是与其晶体表面的热处理剂量和含量的均匀大小等诸多因素不断有关，在加工制备成品过程中，随缎烧加热温度的不断升高和燃烧加热时间的不断缩短而逐渐快速增长。在常见的其他白色这种材料中，二氧化钛的相对致密的特性比较低，同等材质品牌的其他白色这种材料，二氧化钛颜料相对于其他白色这种材料的使用表面积比较大，颜料的使用体积比较高。

熔点和沸点：由于锐钛型和板钛型二氧化钛在高温下都会转变成金红石型。所以

3

他们的碳水融合物熔点和水的沸点其实都应该是完全不会同时出现的。金红石型杂质二氧化钛的熔点温度和温与熔点温量计算范围数值各研究资料的熔点记录不一致，一般学者认为熔点温度计算范围大致在1800~1876℃。目前已经发现有许多相关研究资料明确报道了在温和空气富氧中的熔点温度和温与熔点温量计算数值方式为1830±15℃.而在空气高温和过度富氧时的温和熔点温度计算数值方式为1879±15℃,熔点温度计算数值