高压下金红石的拉曼光谱分析

常温下利用金刚石压腔装置(DAC)对金红石加压至40GPa,进行拉曼光谱的原位分析.发现压力约为13GPa时,金红石结构转变为斜锆石结构(ZrO2).21.1GPa相变完全.直至实验最高压力,没有进一步相变出现.在卸压中,斜锆石结构转变为α-PbO2结构.实验压力通过红宝石用拉曼光谱测压的计算方法确定,快速方便.     

金红石高温高压相变的Raman光谱特征

以Ar作压力介质,在准静水压力条件下,利用激光加热DAC技术和显微Raman光谱原位测试技术,在0～35 GPa压力范围开展金红石的高温高压相变研究。在室温条件下,金红石结构TiO₂于13.4 GPa开始转变成斜锆石相,于21 GPa时转变完全,并直到35 GPa时斜锆石相稳定存在。在压力分别为29.4和35.0 GPa时,用YAG激光器发出的波长为1.064 μm的红外激光束扫描加热样品,TiO₂斜锆石高压相转变成另一Pbca结构高压相。卸压时,Pbca相于26.3 GPa时转变成斜锆石相。斜锆石相转变成Pbca相需要加热才能发生,而卸压时却在较小的压力区间即迅速转变完全,两相转变压力边界在28 GPa左右。进一步卸压,斜锆石相直到11 GPa仍稳定,在7.6 GPa时斜锆石相与α-PbO2相两相共存,5 GPa时完全转变成α-PbO₂相,并直到常压该相以亚稳定态存在。     

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。     

高压下锐钛矿TiO2的电阻率及能带结构的研究

应用在位电阻率测量方法研究高压下锐钛矿TiO2的电学性质. 通过研究电阻率随压力变化的异常变化点, 观察到了TiO2从锐钛矿-柯铁矿-斜锆石的相变. 卸压后,电阻率和初始值相差2个数量级, 说明该相变为不可逆相变. 结合第一性原理计算结果表明, 柯铁矿结构更小的带隙是导致TiO2电阻率减小的根本原因.     

高压下锐钛矿TiO2的电阻率及能带结构的研究

应用在位电阻率测量方法研究高压下锐钛矿TiO2的电学性质。通过研究电阻率随压力变化的异常变化点,观察到了TiO2从锐钛矿－柯铁矿－斜锆石的相变。卸压后,电阻率数值和初始值相差2个数量级,说明该相变为不可逆相变。结合第一性原理计算结果表明,柯铁矿结构更小的带隙是导致TiO2电阻率减小的根本原因。     

金刚烷的高压拉曼光谱研究

对金刚烷(C_(10)H_(16))进行了常温原位高压拉曼光谱研究,最高压力为25 GPa。通过分析高压拉曼光谱,结合拉曼频移随压力的变化情况,得出在实验压力范围内C_(10)H_(16)发生了多次相变。0.6 GPa时,C_(10)H_(16)由常温常压下的无序相(α相)转变为有序相(β相);继续加压至1.7 GPa时,第2次结构相变开始,直至3.2 GPa,第2次相变完全结束;第3次相变开始于6.3 GPa,结束于7.7 GPa;22.9 GPa时发生了第4次结构相变。另外,首次在拉曼光谱上探测到第3次相变过程中晶格振动峰的变化,说明第3次相变并非前人报道的等结构相变。     

TiO_2晶型及其相变的高温拉曼光谱研究

本文测量了锐钛矿型和金红石型TiO2常温至1923K的高温拉曼光谱,观察了锐钛矿型TiO2在1373K～1473K间发生相变,不可逆转化为金红石型TiO2,分析了特征峰随温度变化的规律以及两种结构相的温度依赖性。并为不同晶型TiO2的研究、生产和应用提供重要的实验依据。     

金刚石压腔结合拉曼光谱技术进行Pb掺杂对二氧化锡高压结构性能的影响研究

因稳定的分子结构和物理化学性质,近年来SnO2在光、电、磁等方面应用日益广泛。为拓宽SnO2应用范围,对高压条件下纯SnO2和Pb掺杂SnO2结构的相变行为和拉曼光谱活性振动模的变化进行了探究。实验采用水热法制备了纯SnO2和Pb掺杂量为10%的SnO2样品。扫描电子显微镜(SEM)图表明,上述制备样品由多个纳米棒从中心发散排列而成,整体成类花状。X射线衍射图谱表明,样品在常温常压下晶体结构为四方金红石型SnO2(空间群P 42)。采用Mao-Bell型金刚石压腔结合原位拉曼光谱探究了金红石型SnO2和Pb掺杂SnO2两种材料的高压相变过程。研究结果显示,两种材料加压至26 GPa过程中,纯SnO2和Pb掺杂的SnO2的活性拉曼振动模(B 1g,E g,A2g,B2g)均向高频移动。在14 GPa时,纯SnO2的E g峰分裂,563 cm-1处出现新峰,表明SnO2从常压四方金红石型结构向CaCl2型结构相变。Pb掺杂SnO2在常压拉曼谱图中出现了577 cm-1的拉曼峰。当加压至13 GPa时,B1g振动模向A g模转变,材料发生一级相变。上述对比表明Pb掺杂的SnO2具有更低的一级相变压力点13 GPa,结果归因于SnO2晶胞中Pb离子代替Sn离子,原子之间间距变小,离子大小不同造成掺杂后价态差异表面缺陷,导致SnO2结构稳定性降低,进而降低了相变压力。此外Pb掺杂SnO2在压力12 GPa时,晶体的对称性降低,577cm-1和639cm-1处特征峰宽化开始合并成包状峰,表明有部分晶体表面原子无序性程度增加,出现晶体向非晶的转变过程。继续加压至26 GPa,两种材料特征峰渐渐消失,并未观测到其他特征峰的出现。非静水压对相变压力也存在一定程度影响。非静水压条件下部分晶体更易趋向于非晶,晶界处存在较大的应力使纳米晶体在晶界处极易形成高压相成核点,导致相变发生,进而降低相变压力。本文研究不同条件下SnO2的相变行为,丰富了极端条件下SnO2的物理化学性质的多样性研究。     

飞秒强激光对二氧化钛金红石晶体相变的影响

该文章报道了利用显微激光拉曼光谱仪研究近红外飞秒强激光脉冲诱导二氧化钛金红石单晶所引起的相变.实验辐照时间为60s,当激光辐照平均功率增加时,锐钛矿相的拉曼振动模式强度增强,金红石相的拉曼振动模式强度减弱.通过金红石相和锐钛矿相粉体等拉曼光谱的实验,肯定了随着辐照激光功率的增大,.可以通过拉曼光谱中锐钛矿A1g B1g(515 cm-1)振动模式标志峰和金红石相Eg(445 cm-1)振动标志峰分别对应面积的比判断其相变量.     

高压下缺陷对锐钛矿相TiO2多晶电输运性能的影响:交流阻抗测量

采用高压原位阻抗谱测量技术对锐钛矿Ti O₂多晶的电输运性质进行了系统研究.在6.4, 11.5和24.6 GPa压力处发现了晶粒和晶界的电阻、参数因子和弛豫频率的反常变化行为.研究分析表明:6.4和11.5 GPa压力点分别对应着Ti O₂由锐钛矿转变为a-Pb O₂,再转变为斜锆石的结构相变,当压力高于24.6 GPa时,Ti O₂完全转变为斜锆石相.通过分析晶粒和晶界电阻在压力作用下的变化行为可知,本征缺陷的存在对Ti O₂高压下电输运性质的变化起着关键的作用.在6.4 GPa压力处,相变的发生导致缺陷的作用发生了变化,由作为复合中心的深能级缺陷转变为向导带和价带提供载流子的浅能级缺陷,并且作为浅能级缺陷存在至实验最高压力点38.9 GPa,浅能级缺陷在能带中的位置也随着相变发生而改变.晶粒和晶界的激活能随着压力升高而降低,表明高压下载流子在晶粒和晶界的输运变得更加容易.此外, Ti O₂晶粒和晶界的弛豫频率比值随压力的升高而不断减小,高压下的晶界效...     

High-Pressure Behavior of Nano Titanium Dioxide

Nanocrystalline rutile Titanium dioxide has been studied by X-ray diffraction at ambient temperature up to 47.4 GPa. The material is found to transform to the monoclinic baddeleyite structure between 20 and 30 GPa, which is higher than the corresponding pressure range for bulk material. Upon decompression, the baddeleyite phase transforms to the f -PbO 2 phase at about 4-2 GPa. The experimental bulk moduli are 211(7) GPa for the rutile phase, 235(16) for the baddeleyite type and 212(25) GPa for the f -PbO 2 type phase. The results are compared with previous measurements of bulk rutile Titanium dioxide.     

Pressure-Effect on Anatase Titanium Dioxide

Pressure-induced phase transition of anatase titanium dioxide was investigated by Raman, absorption spectroscopy and X-ray diffraction. The change in Raman and absorption spectra with pressure revealed that the transition from anatase to high pressure phase with f -PbO 2 structure (TiO 2 -II) occurred in the pressure range of 4.0-4.6 GPa for a single crystal. The X-ray powder diffraction patterns indicate the presence of superstructural lattice of anatase at pressures more than 3 GPa. The superstructure of anatase disappears on the release of the pressure. A sluggish transition to the high pressure phase is also observed. The anatase coexists with the high pressure phase at 5.2 GPa. The difference in the results between optical spectroscopy (single crystal) and X-ray diffraction (powder) will be due to crystalinity of the sample.     

SO2-4/TiO2固体酸的红外和拉曼光谱研究

用ＩＲ、Ｒａｍａｎ光谱研究了ＳＯ＾２－４／ＴｉＯ２固体酸在不同烧温度下的结构、晶相转变和表面酸中心。结果表明,ＳＯ＾２－４与ＴｉＯ２表面的结合为螯合式双配结构。当烧结温度小于５００℃时,ＳＯ＾２－４／ＴｉＯ２样品具有较高的结构稳定性,晶相结构以锐钛矿为主,表面Ｂ酸位数目约是Ｌ酸位数目的２倍,当烧结温度大于５００℃时,随着烧结晶度的升高,表面结合的ＳＯ＾２－４逐渐流失,晶相从锐钛矿转变为金红石,表面Ｂ酸位减少并消失。     

Laser-induced crystalline phase transition from rutile to anatase of niobium doped TiO2

The investigation of the laser-induced crystalline phase transition of niobium doped TiO₂ single crystal is discussed in this paper. The TiO₂ single crystal was studied by using Raman spectroscopy and electron backscatter diffraction before and after irradiation by 266?nm?ns laser at the threshold intensity of 56?MW/cm². Experimental results show an evidence of anatase phase formation from rutile single crystal. Moreover, the analysis of the experimentally obtained and calculated crystallographic texture indicates that the converted TiO₂ layer has a polycrystalline structure with the preferred orientations. According to the Raman spectroscopy the amount of anatase phase increases with the number of laser pulses indicating the dose-dependent conversion process.     

二氧化钛薄膜的制备及退火对其形貌、结构的影响

利用磁控溅射技术,在石英基片上沉积Ti膜,分别在400、600、700、900℃的大气中退火获得TiO2薄膜。采用这种制备方式获得的TiO2薄膜呈现不同的颜色,退火温度为400℃的样品为暗紫红色,600℃时为黑色,而在700℃和900℃时均为黄色。采用X射线衍射、扫描电子显微镜（SEM）以及Raman光谱等手段研究了退火温度对TiO2薄膜的结构和形貌的影响。结果表明：退火温度为400℃时,TiO2薄膜为锐钛矿相,温度升高至600℃时,几乎转变为金红石晶相,但仍存在微量锐钛矿相,温度升高至700℃以上,则完全转变为金红石晶相。由XRD衍射图可知退火温度为700℃和900℃时,薄膜的金红石相沿（101）晶面择优取向。     

光催化剂SO2- 4/TiO2和TiO2 的光谱行为比较

用ＩＲ、Ｒａｍａｎ和ＤＲＳ光谱研究了ＳＯ＾２－４／ＴｉＯ２光催化剂和ＴｉＯ２光催化剂的光谱行为差别。结果表明,ＴｉＯ２光催化剂的表面只有Ｌ酸中心,而ＳＯ＾２－４／ＴｉＯ２光催化剂表面既有Ｌ酸中心也有Ｂ酸中心。ＴｉＯ２的硫酸化有效地抑制了晶相转变和晶粒度的增加。与ＴｉＯ２相比,ＳＯ＾２－４／ＴｉＯ２光催化剂的锐钛矿相含量较多、晶粒较小、光谱吸收边蓝移,从而增大了光吸收阈值,增强了光生空穴和电子的氧化     

Investigation on transition crystal of ordinary rutile TiO2 powder and its sonocatalytic activity

The transition crystal TiO(2) sonocatalyst was prepared utilizing the method of ultrasonic irradiation in hydrogen peroxide solution. The sonocatalytic activity of the transition crystal TiO(2) powder was validated through the degradation of methyl orange in aqueous solution by ultrasonic irradiation. The results show that the sonocatalytic activity of the transition crystal TiO(2) powder is obviously higher than that of pure rutile and anatase TiO(2) powders as well as mixed rutile and anatase TiO(2) powders according to the proportion of corresponding transition crystal TiO(2) catalyst. The degradation ratio of methyl orange in the presence of the transition crystal TiO(2) catalyst surpasses 75% within 80 min ultrasonic irradiation, while the degradation ratios are 55.93%, 51.68% and 40.88%, respectively, for rutile, mixed and anatase TiO(2) powders.     

Size-dependent pressure-induced amorphization in nanoscale TiO2

We investigated the size-dependent high-pressure phase transition behavior of nanocrystalline anatase TiO2 with synchrotron x-ray diffraction and Raman spectroscopy to 45 GPa at ambient temperature. Pressure-induced amorphization results in a high-density amorphous (HDA) form when the starting crystallite size is < 10 mm. The HDA-TiO2 transforms to a low-density amorphous form at lower pressures. Harnessing the nanometer length scale thus provides a new window for experimental investigation of amorphization in poor glass formers and a synthesis route for new amorphous materials.     

高压下α-石英和柯石英的相变行为

利用金刚石压腔和同步辐射X射线衍射技术,对α-石英和柯石英在常温高压下的相变行为进行了研究。实验结果表明:α-石英在约23 GPa开始发生结构相变,在约44 GPa相变完成,直至59 GPa仍能观察到结晶态;柯石英在约22 GPa转变为柯石英-Ⅱ相,高于36 GPa时,继续发生结构转变,直至59 GPa仍有结晶态;氖气和氩气所提供的不同静水压条件对α-石英和柯石英的高压相变行为影响不大。实验结果为进一步厘清二氧化硅物相的压致相变行为和相变机制提供了实验支撑。