TiO2纳米管特性研究现状
时间:2018-04-06 21:34 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
| TiO2在稳定状态下，有三种二氧化钛的晶体结构[5,6]：锐钛矿、板钛矿、金红石。金红石相的性质，其中最稳定的，锐钛矿型和在高温下板钛矿相可成为金红石相。锐钛矿和金红石相比较多见也使用广泛。而板钛矿就比较少见了。20656 TiO2晶体的结构图结构示意图 锐钛型二氧化钛没有金红石型二氧化钛性质那么稳定，相对的硬度、密度都与金红石有着很大的差距，相对低的掩护能力也是它的弱点。但是锐钛矿型二氧化钛在可见光反射率要与其硬度和密度的趋势呈反比。据表明金红石型紫外吸收能力要比的锐钛矿的光催化活性高。在一定条件下，锐钛型二氧化钛通过一定条件可以变成金红石型二氧化钛。论文网 TiO2颗粒的基本性质 TiO2是一种重要的氧化物陶瓷材料，也是一个很好的半导体材料。化学稳定性的良好，良好的介电性能和光催化性能，耐化学性等，被广泛应用于绝缘材料、太阳能电池、涂料、光催化、还有各种光电传感器。二氧化钛为钛的氧化物，为白色粉末，是最好的白色颜料，俗称钛白。以前，人们采钛矿石，主要目的是为了获得二氧化钛。二氧化钛的附着力强，化学变化是不容易的，其颜色永远是白色的。尤其难得的是钛白无毒。 现今科学界已发现最白的物质是TiO2，l克二氧化钛可以涂460多平方厘米的面积。二氧化钛可以在制造纸张时被添加，这样可以使纸张有更好的质感，其余物质都没有它的效果好，因此，钞票纸和铜板纸都要加二氧化钛进去，可以使纸质更加号。此外，为了让塑料看上去颜色不是那么深，使人造丝的颜色不那么鲜艳，有时也要添加二氧化钛。 2 TiO2纳米管的性质 纳米二氧化钛主要有三种结晶形态：锐钛型、板钛矿和金红石型。TiO2金红石型与TiO2锐钛型比较，前者的稳定比较高，其硬度、密度、介电常数及折射率，其遮盖力和着色力也高于后者。而TiO2锐钛型在可见光短波部分的反射率高于TiO2金红石型，带蓝色色调，并且锐钛矿型与金红石型相比较，两者对紫外线的吸收能力相比较前者的较低，还有就是光催化活性也比金红石型高。 金红石 板钛矿 锐钛矿 二氧化钛的三种晶体结构 TiO2纳米管的制备方法 二氧化钛纳米管的制备方法有很多，目前常用模板法、水热合成法、阳极氧化法。 1 模板合成法 模板合成法[7,8]是形成纳米线和纳米管采用纳米结构基元组装到模板的孔的形成方法,如图1-4所示。通过合成适用于模板的大小和结构为主体,利用物理或化学方法来填补各种金属、非金属或半导体材料。常用模板主要有两种:一种是含有随机分布的孔聚合物模板,数组是有序孔氧化铝模板(PPA)。除了其他材料模板和纳米孔的物质，表面活性剂和金属模板,模板中方向合成二氧化钛纳米管的过程中,经常使用纳米阵列孔厚膜(如氧化铝模板)。通过模板法制备TiO2纳米管，生成纳米管的大小和形状最主要还是取决于模板孔的尺寸和形状，而且模板和纳米管的分离经常会破坏纳米管的形貌，使得表面粗糙，如图1-5所示。因此重现性比较差。 模板合成TiO2纳米管示意图 模板法制备的TiO2纳米管 水热合成法 水热合成方法,也可以叫做化学方法,传统的水热合成方法是TiO2纳米颗粒和碱性溶液充分混合的高温度反应,其次是煅烧后通过离子交换过程的得到TiO2纳米管。近年来, 超声波碱融合和微波水热法是突破了基础的传统办法的两种新方法。超声波碱熔TiO2纳米粒子添加到碱性溶液,直接进入超声进行超声振动,然后得到TiO2纳米管。微波水热法是用TiO2粉末加入碱性溶液,由微波加热从而产生纳米管的。Kasuga等[9]把在溶胶凝胶的试验的产物TiO2纳米粉体放入到浓度是在7mol/L左右的NaOH 溶液中，加热到110℃，一直加热24h，最终得到针状TiO2纳米管，管长长约100nm、管径约8nm，具有较好的品相。由超声波碱溶法制备TiO2纳米管, TiO2粒子在一定浓度的氢氧化钠溶液,超声波振荡,然后清洗和稀硝酸处理,最后到200300纳米的合成TiO2纳米管,这种纳米管直径5nm，壁厚约13nm，完全符合申请条件。Dmitry V B等[10] 用高分辨透射电子显微镜（SEM）和低温氮吸附系统的方法，研究了在碱性水热合成法，制备条件对TiO2纳米管尺寸大小的研究发现，与水的钛纳米管的平均直径增加的影响与上升的热处理温度，增加TiO2和氢氧化钠的摩尔比，尽管也可以使纳米管增加的平均直径，但引起了比表面积的纳米管的下降，从而阻碍了钛纳米管的性能。 (责任编辑：qin) |