纳米掺铁二氧化钛的sol-gel法制备与表征(Ⅰ)热重红外联用分析掺铁二氧化钛凝胶的热分解和晶化特性

本文通过热分析、红外联用和Ｘ射线衍射分析了不同煅烧温度下的纳米掺铁二氧化钛样品,研究了ｓｏｌ－ｇｅｌ方法制备的纯二氧化钛和掺铁二氧化钛干凝胶的热分解和晶化过程,结果表明,干凝胶有较为明显的两个阶段的热分解。在实验上得到的二氧化钛干凝胶粉为无定形,无定形二氧化钛加热晶化过程是一个持续的过程,没有明显的晶化温度。     

纳米掺铁二氧化钛的sol-gel法制备与表征(Ⅰ)热重红外联用分析掺铁二氧化钛凝胶的热分解和晶化特性

本文通过热分析、红外联用和X射线衍射分析了不同煅烧温度下的纳米掺铁二氧化钛样品,研究了sol-gel方法制备的纯二氧化钛和掺铁二氧化钛干凝胶的热分解和晶化过程.结果表明,干凝胶有较为明显的两个阶段的热分解.在实验条件下得到的二氧化钛干凝胶粉为无定形,无定形二氧化钛加热晶化过程是一个持续的过程,没有明显的晶化温度.     

纳米掺铁二氧化钛的sol-gel法制备与表征 (Ⅱ)纳米掺铁二氧化钛的微晶特性与晶体生长

本文结合透电镜分析研究了sol-gel方法制备的纯二氧化钛和掺铁二氧化钛干凝胶的晶化过程,计算了在不同的煅烧温度下二氧化钛微晶的晶胸参数,晶粒度,畸变等参数的变化关系,应用非晶物质晶化晶核生长速率议程计算的昌粒生长活化能表明晶粒生长分为两个阶段,临界点大约为相变温度,纯的和掺铁的二氧化钛在两个阶段的晶粒生长活化能分别约为20．8kJ.mol^-1,70.9kJ.mol^-1和26．6kJ.mol^-1,78.8kJ.mol^-1.这个差别可能是由于相主过程首先发生在小晶粒上,导致小晶粒生长较为困难所致。     

纳米掺铁二氧化钛的sol-gel法制备与表征 (Ⅱ)纳米掺铁二氧化钛的微晶特性与晶体生长

本文结合透射电镜分析研究了 sol-gel方法制备的纯二氧化钛和掺铁二氧化钛干凝胶的晶化过程。计算了在不同的煅烧温度下二氧化钛微晶的晶胞参数,晶粒度,畸变等参数的变化关系。应用非晶物质晶化晶核生长速率方程计算的晶粒生长活化能表明晶粒生长分为两个阶段,临界点大约为相变温度。纯的和掺铁的二氧化钛在两个阶段的晶粒生长活化能分别约为 20.8kJ· mol-1,70.9kJ· mol-1和 26.6kJ· mol-1,78.8kJ· mol-1。这个差别可能是由于相变过程首先发生在小晶粒上,导致小晶粒生长较为困难所致。     

TS-1分子筛晶化过程的研究

采用ICP-AES,TEM,XRD,FT-IR和FT-Raman等技术研究了TS-1分子筛的晶化过程.结果表明,TS-1分子筛的晶化过程从无定形SiO2颗粒开始生长,以SiO2颗粒的外表面为晶核不断发展,晶化过程的第一小时内主要以无定形的SiO2-TiO2共凝胶颗粒存在,1 h后开始迅速形成TS-1晶粒,TS-1晶粒的生成与无定形SiO2的消失同时发生,8 h后基本上完成TS-1分子筛的成长,结晶度达到95%,形成完善的MFI拓扑学结构;晶化过程初期基本上未见到锐钛矿TiO2生成.随着晶化时间的推移,少量锐钛矿TiO2开始出现.样品的总钛含量在8 h附近达到最大值,Ti4+基本上进入分子筛骨架.值得一提的是,在晶化过程的第一小时内,MFI拓扑学结构尚未充分形成(红外光谱中无1 226和550 cm-1特征吸收峰),但在960 cm-1处发现较弱的红外特征吸收峰,说明960 cm-1谱峰不是TS-1分子筛所特有,它可能属于TS-1分子筛的Si-O-Ti键,也可能属于SiO2-TiO2共凝胶中的Si-O-Ti键.     

双羟基复合金属氧化物的晶面生长选择性及晶粒尺寸控制

采用成核／晶化隔离法合成镁铝双羟基复合金属氧化物（LDH）,考察了晶化温度及晶化时间对晶体结构,晶面生长选择性及晶粒尺寸的影响规律。结果发现晶化温度相同时,随晶化时间延长,LDH的晶体结构趋于完整,晶粒尺寸增大;晶化时间相同时,随晶化温度升高,晶体结构趋于完整,晶粒尺寸显著增大,实验条件下得到的LDH,其沿a轴方向的尺寸均大于沿c轴方向的尺寸,即共沿a轴方向的生长速率比沿c轴方向的生长速度快,亦即[110]晶面的生长速率比[003]晶面的生长速率快。根据LDH晶粒尺寸随晶化时间及晶化温度的变化规律,选择合适的晶化条件,制备得到了粒径分布窄的纳米LDH。     

TS—1分子筛晶化过程的研究

采用ＩＣＰ－ＡＥＳ,ＴＥＭ,ＸＲＤ,ＦＴ－ＩＲ和ＦＹＴ－Ｒａｍａｎ等技术研究了ＴＳ－１分子筛的晶化过程。结果表明,ＴＳ－１分子筛的晶化过程从无定形ＳｉＯ２颗粒开始生长,以ＳｉＯ２颗粒的外表面为晶核不断发展,晶化过程的第一小时内主要以无定形的ＳｉＯ２－ＴｉＯ２共凝胶颗粒存在,１ｈ后开始迅速形成ＴＳ－１的晶粒,ＴＳ－１晶粒的生成与无定形ＳｉＯ２的消失同时发生,８ｈ后基本上完成ＴＳ－１分子筛的成长,结晶     

氯化铵对TiO2纳米晶的形成、 结构及性能的影响

以四氯化钛为原料, 通过氯化铵诱导晶化和热挥发分解法制备了二氧化钛纳米晶, 经粉末XRD, TEM, IR和比表面积及热重分析等手段进行了表征. 通过对粒子生长动力学分析, 在700 ℃以下存在两种生长势, 400 ℃时出现转折, 400 ℃以下粒子生长所需活化能为8.23 kJ/mol; 400 ℃以上粒子生长需活化能为45.71 kJ/mol. 于200 ℃时灼烧样品的表面积最大, 对甲基橙光催化降解活性最高.     

PbF_2·SiO_2基玻璃陶瓷的溶胶-凝胶法制备及结构转变研究

采用溶胶-凝胶法制备了 PbF2?SiO2纳米晶玻璃陶瓷块体;利用 TG-DSC 和 IR 技术分析了干凝胶在热处理过程中有机基团的分解及内部原子键合方式的演变;结合 XRD 和 TEM 研究了凝胶玻璃中 PbF2纳米晶粒的长大过程,并分析了 Er3+掺杂的影响。结果表明,采用此方法制备的 PbF2?SiO2纳米晶玻璃陶瓷具有较好的成形性,晶化温度在 320℃左右;经 480℃热处理,镶嵌在玻璃基体中的 PbF2晶粒尺度约为 10～25nm,材料透明性良好。在 PbF2?SiO2系统中掺入少量的 Er3+,将提高 PbF2的晶化温度,降低玻璃陶瓷的显微硬度;掺杂可能对 PbF2晶粒表面原子的活性起抑制作用,阻碍晶粒的表面迁移,使晶粒的生长速度明显降低。     

镁铁双羟基复合金属氧化物的可控合成及晶面生长特征研究

采用成核/晶化隔离法合成镁铁双羟基复合金属氧化物MgFe-LDH,考察了Mg ∶ Fe摩尔比对MgFe-LDH晶形的影响,探讨了晶化温度及晶化时间对晶面生长选择性及晶粒尺寸的影响规律.结果表明,随Mg ∶ Fe摩尔比增大,层板阳离子排列更为规整.晶化温度对晶粒尺寸的影响显著大于晶化时间的影响.晶化温度相同,随晶化时间延长, MgFe-LDH的晶体结构趋于完整,晶粒尺寸变化不大;晶化时间相同,随晶化温度升高,晶体结构趋于完整,晶粒尺寸明显增大.所得到的MgFe-LDH沿a轴方向的晶粒尺寸对晶化温度变化的敏感程度远大于对晶化时间变化的敏感程度,但总是沿a轴方向的晶粒尺寸大于沿c轴方向的尺寸,即[110]晶面的生长速率比[002]晶面的生长速率快.     

二氧化钛与针铁矿复合光催化材料的制备与光催化性能

以四氯化钛为钛源,针铁矿(α-FeOOH)为载体,采用水解沉淀法制备了金红石相二氧化钛(Ti₂O)与α-FeOOH的复合光催化材料,并采用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线能量散射谱和X射线光电子能谱对样品进行了表征.结果表明,低温下,金红石相Ti₂O包覆于α-FeOOH表面,并形成复合结构;较高温下,铁离子进入金红石相Ti₂O晶格,并形成铁掺杂金红石相Ti₂O纳米管;中温下,样品兼有复合和掺杂两者特征.在室温下以甲基橙为降解对象,采用钨灯+氘灯(波长200~800nm)为光源,对样品的光催化活性进行了测试.结果表明,样品对甲基橙的光催化降解效果良好;与纯α-FeOOH和金红石相Ti₂O相比,不同结构样品的光催化活性均有所提高,其中,复合兼掺杂型样品的光催化活性最高.由此可见,与α-FeOOH复合和铁掺杂是提高Ti₂O光催化活性的有效途径.     

95 ℃水溶液体系中TiCl4溶胶水解法制备纯金红石纳米粉体(英)

Titanium dioxide (TiO2) nanoparticles of rutile phase were synthesized by hydrolysis of TiCl₄ at 95 ℃ in aqueous solution. The samples as prepared and calcined at 500 ℃ were characterized by XRD, TG-DTA and TEM. The sample as prepared was of imperfect rutile structure, and its morphology was rod-like with a diameter of 10～20 nm, a length of 20～80 nm and an aspect ratio of 2～4. The structure of the sample calcined at 500 ℃ was a perfect rutile one, and its morphology was rod-like with a diameter of 15～25 nm, a length of 25～105 nm and an aspect ratio of 2～4. These results indicate that calcination temperature has a positive effect on the structure and the size of rutile nanocrystals, and has no effect on the aspect ratio of rutile nanocrystal. A model for the formation mechnism of rutile nanocrystal in aqueous solution under hydrolysis conditions has been proposed.     

正、反向共沉淀法对Pr_2Zr_2O_7纳米粒子表观活化能的影响

以氨水作为沉淀剂,采用正、反向共沉淀法制备Pr2Zr2O7纳米粒子。利用XRD、SEM、TEM、TG-DTA等测试手段表征了样品物相及形貌;研究其制备过程中合成动力学和晶粒生长动力学,采用Doyle-Ozawa法和Kissinger法分别计算正、反向沉淀粒子在主要反应阶段的表观活化能。结果表明:反向沉淀的滴定速率为2 mL·min-1、母盐溶液初始浓度0.05 mol·L-1、反应体系温度273 K、pH值11、煅烧温度为1 173 K,保温2 h的条件下获得的样品形貌近球形、无团聚现象、一次粒径约60 nm。Pr2Zr2O7前驱体的分解过程分为3个阶段,正、反向粒子各阶段平均表观活化能分别为:71.2、97.8、183.2 kJ·mol-1和45.37、84.34、152.16kJ·mol-1;晶粒生长活化能分别为19.02和11.95 kJ·mol-1,后者比前者的晶粒生长活化能降低了7.07 kJ·mol-1;反向共沉淀制备工艺优于正向共沉淀法。     

正、反向共沉淀法对Pr2Zr2O7纳米粒子表观活化能的影响

以氨水作为沉淀剂,采用正、反向共沉淀法制备Pr₂Zr₂O₇纳米粒子。利用XRD、SEM、TEM、TG-DTA等测试手段表征了样品物相及形貌;研究其制备过程中合成动力学和晶粒生长动力学,采用Doyle-Ozawa法和Kissinger法分别计算正、反向沉淀粒子在主要反应阶段的表观活化能。结果表明：反向沉淀的滴定速率为2mL·min^-1、母盐溶液初始浓度0.05mol·L^-1、反应体系温度273K、pH值11、煅烧温度为1173K,保温2h的条件下获得的样品形貌近球形、无团聚现象、一次粒径约60nm。Pr₂Zr₂O₇前驱体的分解过程分为3个阶段,正、反向粒子各阶段平均表观活化能分别为：71.2、197.8、183.2kJ·mol^-1和45.37、84.34、152.16kJ·mol^-1;晶粒生长活化能分别为19.02和11.95kJ·mol^-1,后者比前者的晶粒生长活化能降低了7.07kJ·mol^-1;反向共沉淀制备工艺优于正向共沉淀法。     

多重射流燃烧反应制备的TiO2/ SiO2纳米复合颗粒的形态和结构

TiO₂-SiO₂ nanocomposite particles were prepared in premixed H₂ / Air flame, and the morphology and structure of these nanocomposites were characterized by FTIR, XRD, TEM and HRTEM. The morphology of SiO₂ / TiO₂ nanocomposites was different from that of pure TiO₂ or SiO₂ nanoparticles, and the chemical bond of Ti-O-Si was found in the nanocomposites indicating that the TiO₂ / SiO₂ nanocomposites were not merely a physical mixture of TiO₂ and SiO₂. TiO₂ nanocrystalline grains with sizes of 1～2 nm were homogeneously dispersed in the amorphous SiO₂ matrix when TiCl₄ and SiCl₄ were mixed at molecular level in the flame. The particle size and rutile content decreased with increasing of SiO₂ molar ratio.     

一种便捷方法制备表面氨基化的超顺磁Fe3O4纳米粒子

提出了一种简便易行的对磁性纳米粒子表面进行氨基化的方法. 首先使用化学共沉淀法合成了粒径为10 nm左右的Fe3O4纳米粒子, 然后用阿仑膦酸钠对其表面进行修饰, 使其表面具有了功能化的氨基. 利用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、振动样品磁强计(VSM)、动态光散射(DLS)仪、热重分析(TGA)仪、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱仪、X射线光电子能谱(XPS)仪等对其进行表征. 结果显示磁性纳米粒子表面被成功地修饰了一层双膦酸分子. 所制备的纳米粒子可在pH=6.3稳定存在4周以上.     

氟掺杂锐钛矿型TiO2溶胶的制备、表征及催化性能

以四氯化钛为前驱物, 采用改性的沉淀-溶胶-水热晶化法制备了一种具有锐钛矿型结构的氟掺杂的二氧化钛(F-TiO₂)溶胶. 研究了氟掺杂、水热晶化的温度、时间及介质pH值对溶胶粒子的晶型和晶化度的影响. 采用XRD, TG-DTA, TEM, UV-Vis-DRS, FTIR, XPS技术及吸附、表面酸度测定手段对溶胶粒子的结构进行了表征. XRD分析结果表明: 氟的掺入可以降低水热晶化反应的温度或减少反应时间、提高粒子的晶化度, 溶胶粒子具有锐钛矿型结构; TEM分析显示: 粒子呈圆球型, 平均粒径大约为6.5 nm. XPS测定结果表明; 氟在溶胶粒子中以吸附态和结合态两种形式存在; 吸附、表面酸度及光催化活性测定表明: 与P25型TiO₂及纯TiO₂溶胶粒子相比, F-TiO₂溶胶粒子具有更大的吸附能力、更强的表面酸度及更高的光催化活性. 还从光生载流子分离效率等方面探讨了掺杂对催化剂活性影响的机理.     

纳米TiO2低温水解法的晶型控制合成及其表面织构的研究

分别以TiCl₄，Ti(NO₃)₄和Ti(SO₄)₂为前驱体，在低温和强酸性条件下，通过水解反应可控地合成了具有不同晶相组成，且比表面积较高的纳米TiO₂，并用XRD，TEM和N₂^-吸附脱附技术对其晶相、粒径大小、形貌及比表面积进行了表征。结果表明，钛离子在有Cl^-、NO₃^-存在的酸性溶液中水解，水解温度≤80 ℃，可以生成结晶良好的具有细小晶粒尺寸和较高比表面积的金红石型纳米TiO₂粉体，水解温度>80 ℃，反而有锐钛矿型TiO₂生成，而在有SO₄^2-存在的酸性溶液中，TiO₂样品的晶相组成不随水解温度的变化而改变，均为锐钛矿型，其比表面积可达300 m²·g^-1。