纳米二氧化钛材料的相变和声子限制效应(英文)

拉曼光谱用于研究二氧化钛材料的相变和声子限制效应。化学溶液方法制备了TiO2纳米晶材料。其平均粒度为 6 8- 2 7 9nm。最低频率 1 5 2cm- 1 Eg 模随粒度减小出现蓝移和加宽。在声子限制模型下 ,理论上对不同粒度的TiO2 纳米晶 (6 8,1 0 3和 2 7 9nm)的频移和线宽进行计算 ,结果与实验吻合得很好。研究了TiO2 纳米晶锐钛矿 -金红石相变 ,其相变温度为 6 5 0 - 6 90℃ ,比体块TiO2 的相变温度 1 0 0 0℃低 ,表明了相变的尺寸效应     

低温拉曼光谱研究二氧化钛纳米晶的相变

本文通过对二氧化钛纳米晶在-190℃温度的低温拉曼光谱的研究,得到了在二氧化钛纳米晶聚集体中,可以发生锐钛矿到板钛矿然后到金红石和/或直接到金红石的相变;也可发生板钛矿到锐钛矿然后到金红石和/或直接到金红石的相变。     

纳米晶锐钛矿相TiO2的非简谐效应和声子局域

对晶粒尺寸为194,86和56nm的纳米晶锐钛矿相TiO₂,进行了从83到723K的变温拉曼散射测量,并对E_g(1)模式进行了详细研究.根据非简谐效应和声子局域模型,对E_g(1)拉曼峰进行了拟合与计算.结果表明,以上三种纳米晶粒的晶格振动机理,在本质上是相同的.三声子过程对频率蓝移起主要作用.为了得到很好的拟合,需要同时考虑三声子和四声子过程.随着温度的升高,四声子过程增强,并对三声子过程起抵消作用.与非简谐衰减相关的声子寿命随着晶粒 关键词： 2')" href="#">纳米晶TiO₂ 拉曼散射 非简谐耦合 声子局域     

纳米晶锐钛矿相TiO2的非简谐效应和声子局域

对晶粒尺寸为19.4,8.6和5.6 nm的纳米晶锐钛矿相TiO2,进行了从83到723 K的变温拉曼散射测量,并对Eg(1)模式进行了详细研究.根据非简谐效应和声子局域模型,对Eg(1)拉曼峰进行了拟合与计算.结果表明,以上三种纳米晶粒的晶格振动机理,在本质上是相同的.三声子过程对频率蓝移起主要作用.为了得到很好的拟合,需要同时考虑三声子和四声子过程.随着温度的升高,四声子过程增强,并对三声子过程起抵消作用.与非简谐衰减相关的声子寿命随着晶粒尺寸的减小而增加,晶粒尺寸越小衰减越慢.在低温区,声子局域是导致5.6 nm晶粒的声子寿命非常短的原因.声子局域引起Eg(1)模式在高波数段非对称展宽和频率蓝移,其对Eg(1)峰展宽的影响要大于对峰位移动的影响.     

TiO_2对α-Fe_2O_3纳米微粒拉曼散射效应的影响

选取α Fe2O3和TiO2研究一种氧化物对另一种氧化物的拉曼散射效应。采用Sol gel方法制备纳米α Fe2O3/TiO2复合微粒,α Fe2O3粒径及含量分别为20nm、150nm和3%、6%、12%。制备过程中调节水解时的pH值和热处理温度,得到掺杂α Fe2O3粒子的不同晶型的TiO2纳米颗粒。Raman测量结果显示,α Fe2O3粒径越小、含量越高,TiO2对其散射效应的影响越大。不同的TiO2晶型对α Fe2O3纳米粒子的拉曼增强效应也不同。锐钛矿型及金红石型TiO2对α Fe2O3有一定的拉曼增强作用,当水解pH值较小时,得到板钛矿型TiO2,由于部分板钛矿型TiO2振动声子模的峰位与α Fe2O3的重叠,所以尚难观察它对α Fe2O3的拉曼增强效应。     

Ca改性钛酸铅Pb_(1-x)Ca_xTiO_3纳米晶的拉曼光谱研究

本文在２８８Ｋ和３７８Ｋ温度下测定了不同Ｃａ含量Ｐｂ１－ｘＣａｘＴｉＯ３（ＰＴＣ）纳米晶的拉曼光谱。同时在室温条件下测定了不同晶粒尺寸Ｐｂ０．８５Ｃａ０．１５ＴｉＯ３的拉曼光谱。讨论了Ｃａ掺入量、温度、晶粒尺寸等因素对声子频率的影响。声子频率的变化情况表明,对于ｘ≥０．２的ＰＴＣ纳米晶,与相同Ｃａ含量的陶瓷相比,存在着晶格膨胀的倾向。     

掺磷TiO_2优化TiO_2/MBA/Ag三明治结构的SERS性能

本文以磷酸为磷源,通过溶胶水热法制备磷掺杂TiO_2,利用Lee和Meisel的方法制备银溶胶,以4-巯基苯甲酸(MBA)为探针分子,通过构建TiO_2/MBA/Ag三明治结构,研究磷掺杂二氧化钛对该基底表面增强拉曼(SERS)性能的提升。通过TEM、XRD、XPS、DRS和拉曼光谱图表征二氧化钛的形貌结构、化学组成、光学和拉曼性能,结果表明,制备出的磷掺杂二氧化钛为锐钛矿型纳米颗粒,粒径范围6~12nm,XPS显示磷以P~(5+)替代了Ti~(4+),形成O-P-O键掺入TiO_2的晶格中,当磷的掺杂量在1.77%时,TiO_2/MBA/Ag三明治体系具有最佳的SERS信号,这是因为适量的磷掺杂降低了TiO_2的能带间隙,丰富TiO_2的表面态,这能促进TiO_2向MBA分子的电荷转移。     

ZnO纳米粒子光学模多声子拉曼光谱的尺寸限制效应研究

观察到近均一尺寸的ZnO纳米粒子LO模多声子拉曼频率不随尺寸变化而改变.这为一阶LO模拉曼谱不随尺寸变化的实验结果提供了进一步的证据.参照相关实验工作,本文对ZnO这种极性纳米粒子光学模拉曼谱随尺寸变化而不变的物理根源进行了理论计算和讨论,并认为长程库仑相互作用是其根源.     

低温拉曼光谱研究钛酸铋尺寸驱动的相变

本文对粒径为25~75 nm的钛酸铋纳米晶在-190℃温度的低温拉曼光谱进行了研究,结果表明,在钛酸铋纳米晶中,除了存在已知的尺寸驱动的铁电正交-顺电四方的结构相变外,还存在尺寸驱动的细微的单斜-正交的结构相变。     

Sn掺杂的纳米TiO_2的拉曼散射

本文主要利用拉曼光谱研究一组在合成过程中掺入了不同浓度锡的纳米二氧化钛样品,确定其从锐钛矿结构到金红石型结构的转变,进而分析其金红石型结构的形成。拉曼光谱测试表明,晶型导向剂SnO2的引入促使金红石型TiO2在较低的反应温度下形成,高温合成条件的免除使我们获得了很好的纳米级的金红石型TiO2晶体。此晶体具有有趣的包覆型结构,金红石型TiO2纳米晶体内包含着同结构的SnO2籽晶。分析其成因,在结晶过程中,掺入的杂质原子Sn4+与O2-结合,先沉积出金红石型结构的SnO2作籽晶,金红石型结构的SnO2和同样结构的TiO2晶格常数十分接近,促使了TiO2在它表面外延生长,形成金红石结构的包覆纳米晶。     

不同尺寸锐钛矿结构TiO2纳米晶的高压相变研究

本文利用溶胶-凝胶法合成出5.6 nm、8.6 nm和19.4 nm三种尺寸的锐钛矿结构TiO2纳米晶, 并利用金刚石对顶砧压机结合Raman光谱技术研究了尺寸效应对其在23 GPa高压下结构相变的影响。结果发现, 对于5.6 nm和8.6 nm的样品, 加压到23.2 GPa和22.5 GPa的压力时没有发生结构相变, 而是转变为无定型结构, 卸除压力后, 依然保持为无定型; 而19.4 nm的样品在约11.3 GPa时逐渐转变为单斜斜锆石结构, 在卸压后转变为α-PbO2结构。相对于块材, 尺寸越小, 相变压力越大。基于吉布斯自由能理论, 尺寸减小引起的表面能增大被认为是相变压力变大的主要原因。     

稀土钇、镧掺杂TiO2薄膜的拉曼谱分析

采用溶胶-凝胶法在石英玻璃衬底上用旋涂法制备了未掺杂、掺杂钇和掺杂镧的TiO₂薄膜样品,对样品在700—1100 ℃范围内进行退火处理,并对样品的拉曼光谱进行了分析.分析表明:随着退火温度的升高,未掺杂TiO₂薄膜发生了从锐钛矿相经混相最终向金红石相的转换,掺杂钇和掺杂镧对TiO₂薄膜的晶相转换起阻碍作用,掺杂镧的阻碍作用更强;稀土掺杂能使TiO₂薄膜晶粒细化,并使晶粒内部应力增大从而阻碍晶格振动,掺杂镧比掺杂钇的效果 关键词： 2薄膜')" href="#">TiO₂薄膜 稀土掺杂 拉曼光谱 溶胶-凝胶     

磁控溅射制备纳米TiO2半导体薄膜的工艺研究与光谱分析

通过射频反应磁控溅射在玻璃基片上制备TiO2薄膜。采用X射线衍射仪和Raman光谱仪研究退火温度对薄膜晶体结构的影响;还探讨了磁控溅射氧分压对薄膜性能的影响。结果表明：磁控溅射制备的薄膜在不同温度下退火。300℃退火时薄膜没有结晶;400℃退火出现锐钛矿结构;500℃退火后薄膜锐钛矿结构更完善,（101）方向开始优先生长,是因为锐钛矿结构更完整。随着退火温度的升高晶粒长大拉曼光谱出现红移,拉曼光谱所反应的锐钛矿信息增强,500℃退火时197cm-1出现了Eg振动模式。和标准的单晶TiO2体材料相比,拉曼峰位置都略有红移是纳米量子尺寸效应造成的。氩氧比分别为9∶1、7∶3和6∶4溅射制备的薄膜通过400℃退火后的XRD衍射谱没有明显的区别,但拉曼光谱显示氩氧比为7∶3时结晶要完善些。     

纳米锐钛矿的拉曼光谱特征

本文是采用化学沉淀法合成出２～４０ｎｍ的纳米锐钛矿,测定并研究了不同粒径的纳米锐钛矿样品及μｍ级和天然锐钛矿的拉曼光谱,结果表明：随着晶粒尺寸的减小,谱带强度大幅度降低,谱带蓝移。其中,１４３ｃｍ＾－１处谱带蓝移程度最大,达到１０ｃｍ＾－１（２ｎｍ锐钛矿和天然锐钛矿比较）;随着晶粒尺寸的减小,５１５和６３７ｃｍ＾－１处谱带蓝移达到一个最大值后,当粒度继续减小时,却产生红移;３９６ｃｍ＾－１谱带随着     

Pb_(0.85)Ca_(0.15)TiO_3纳米晶铁电—顺电相变的拉曼光谱研究

采用变温ＦＴ Ｒａｍａｎ技术测定了三种粒径Ｐｂ０．８５Ｃａ０．１５ＴｉＯ３纳米晶的居里温度。１７８９ｎｍ、２５．６９ｎｍ、和３６２５ｎｍ粒子的Ｔｃ分别为２７４℃,２６５℃,２９４℃。认为尺寸效应和掺杂引起的缺陷均对Ｔｃ产生影响。掺杂及焙烧不充分引起的晶体缺陷使居里点弥散。Ｅ（１ＴＯ）软模具有弱阻尼特征     

钛酸铅镧Pb_(1-x)La_xTi_(1-x/4)O_3纳米晶的拉曼光谱研究

本文在２８８Ｋ和３７８Ｋ测定了不同Ｌａ含量Ｐｂ１－ｘＬａｘＴｉ１－ｘ／４Ｏ３纳米晶的拉曼光谱,同时在室温条件下测定了不同晶粒尺寸的Ｐｂ０．９Ｌａ０．１Ｔｉ０．９７５Ｏ３纳米晶的拉曼光谱,研究了Ｌａ含量和晶粒尺寸对各声子模频率的影响规律,讨论了影响峰形、峰位和峰宽的因素。     

Photoluminescence in anatase titanium dioxide nanocrystals

Titanium dioxide (TiO₂) nanocrystals were prepared by a hydrolysis process of tetrabutyl titanate. X-ray diffraction and Raman scattering showed that the as-prepared TiO₂ nanocrystals have anatase structure of TiO₂, and that the monophase anatase nanocrystals can be achieved through a series of annealing treatments below 650 °C. We measured photoluminescence (PL) spectra of the TiO₂ nanocrystals. Under 2.41–2.71 eV laser irradiation, the TiO₂ nanocrystals displayed strong visible light emission with maxima of 2.15–2.29 eV even at excitation power as low as 0.06 W/cm². To identify the PL mechanism in the TiO₂ nanocrystals, the dependences of the PL intensity on excitation power and irradiation time were investigated. The experimental results indicated that the radiative recombination is mediated by localized levels related to surface defects residing in TiO₂ nanocrystallites. Received: 7 April 1999 / Revised version: 23 August 1999 / Published online: 30 November 1999     

Structural and spectral properties of SnO2 nanocrystal prepared by microemulsion technique

Extrafine SnO₂ nanocrystals as small as 2.4 nm were synthesized by the microemulsion method. The grain sizes and crystallization process were measured and investigated by X-ray diffraction. Two growth processes were proposed, and the activation energies of 4.3 and 23 KJ/mol were obtained for respective low-and fast-growth processes. TEM micrographs and the selected-area diffraction recorded their morphology and crystallization, well crystallized at about 773 K. All the IR modes measured by FT-IR spectrometer were assigned. The 616 cm^-1 mode after annealing at 673 K showed fine crystallization. The temperature dependence of the Raman spectra shows that increase in intensity and decrease in linewidth of the 636 cm^-1 mode with the increasing grain size indicate a phonon confinement effect. A new 330 cm^-1 Raman mode originally inactive in bulk, was observed in the SnO₂ nanocrystal by size effect. A low frequency mode at 76 cm^-1 shifts to 38 cm^-1 as the temperature goes up 873 K, which can be characterized to determine the SnO₂ grain sizes. PACS 61.46.+w; 61.10.-i; 78.30.-j; 81.20.-n