水热法制备tiolt2gt纳米颗粒的研究

《水热法制备tiolt2gt纳米颗粒的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、摘要摘要TiO:有许多优良性能，当颗粒尺寸进一步微细化后，功能更加强大，是新材料设计与“剪裁”中十分重要的材料。金红石型和锐钦矿型Ti02同质异构，使用功能差异很大，高级用途时对于TiO:颗粒尺寸、晶相和形貌要求苛刻。本研究利用水热法，以硫酸钦各种条件的水解产物或溶液作为前驱物，在水热温度60-2000C，尿素/Ti(S04)2摩尔比1:1-8:1、升温速度1-6*C/min、保温时间5^-25h,pH值1^-11范围内进行实验研究。确定了最佳水热工艺条件，制备了金红石型和锐钦矿型Ti02纳米颗粒

2、，产物尺寸在5~60nm，尺寸均匀、形貌理想，其中金红石型颗粒形状为长柱形，锐钦矿型Ti02则呈近乎球形。利用XRD,TEM,SEM以及俄歇能谱等表征了水热和机械力化学效应产物。研究了反应温度下的纳米颗粒形态、尺寸、晶化程度、结晶形貌以及颗粒分散状况等。本研究把晶体结构和生长环境相结合，把胶体化学和结构化学相结合，利用配位场理论对产物尺寸和晶型结构进行了分析，对于水热的过程和机理进行了较为深入的研究。解释了纳米TiO:晶粒在水热体系内的生长机理，pH值变化对晶化程度和晶型的影响以及pH值与晶型结构

3、，颗粒尺寸和形貌和晶粒生长机制之间的关系。研究了水热环境中水分子的特点。利用美国HypercubeInc.公司Hyperchem分子模拟软件提供的计算方法中半经验量子化学计算方法PM3，对水热体系的中间产物TiOS04以及水合TiO:进行了计算机计算与模拟，算得水合钦离子有48个分子轨道，其中有24个有电子占据。其中前6个是。型分子轨道，后面18个为二型轨道和水分子的B2型分子轨道。而从电子占位看，确有6个氧原子参与了轨道组合。建立了水合钦络离子分子水热晶化模型和硫酸氧钦的最低能量轨道电荷模型图等

4、，利用配位场理论和分子模拟计算结果，直观的描述了水合TiO:同质异构的水热成因以及体系中pH不同时对晶粒形貌、尺寸以及晶相生成的影响，以及硫酸根离子的强制构型作用。认为钦在水热体系中生成钦离子的络合物时的连接方式和能量变化直接影响体系稳定性，体系中从生长基元的形成到O桥及OH一桥的形成与转变对其后Ti02晶化产生重要影响，不仅影响到晶粒尺寸的大小还影响同质异构晶相的形成。计算与模拟的结果和能量计算表明，当两个络离子形成0桥后，第三个络合钦离子再和它以氧桥连接时，此时不论是顶角连接还是棱连接，其能量

5、状态相似。研究表明此时顶角连接和棱连接随机发生。这一华南理上大学博士学位论文模拟结果解释了在非受限体系中为什么会出现金红石和锐钦矿型Ti02混晶现象的原因。本研究从配位场理论和能量角度分析认为，O桥连接应为初始形成络合钦离子的主要连接方式，而其在水解过程中的连接方式是决定水热产物晶型的主要因素。实验研究证明，Hyperchem分子模拟软件适用于对水热条件下制备Ti02的晶化过程与晶型结构的机理研究。实验还研究了机械力化学效应对水解产物脱水脱经基速度的影响，通过机械力化学作用可以使试样脱水更容易。此

6、外高温(1800C)水热后处理，有机械力化学处理的试样颗粒尺寸长大较快，达到了约250nm,且颗粒呈球形。同样水热条件时，没有处理的试样颗粒尺寸在50nm左右，颗粒呈四方或菱形。此外，利用实验制备的锐钦型Ti02纳米颗粒作陶瓷生料乳浊釉料的乳浊剂，对比实验研究结果表明，与常规的工业Ti02比较，锐钦矿型纳米级TiO:作生料乳浊剂时，更容易在较低的温度(11600C)条件下，生成CTS晶相，使得釉面乳浊效果更好，具有较强的遮盖能力，白度达到86。而工业TiO2在1180℃釉烧温度时还未能达到同样的效

7、果。这一结论为利用纳米科技对传统材料进行技术创新提供了有意义的尝试。关键词:水热法，TiO:纳米颖粒，配位场理论，机械力化学效应，Hyperchem分子模拟软件，陶瓷生料乳浊剂ABSTRACTABSTRACTTi02hasmanyvaluableproperties,aftertheparticlesizegetseventiny,theTi02functionisstronger,itisaveryimportantmaterialamongthenewmaterialdesigns.Rutil

8、eandanataseTi02polymorph,isverydiferentinfunctionalityandusage,ithasstrictrequirementsinTi02particlesize,crystallizationandappearance.Thisresearchuseshydrothermalmethod,takesTi(S04)2all-conditionshydrolysisresultsorsolutionasprecursor,theexper