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。     

金属离子掺杂对TiO2/白云母纳米复合材料中TiO2的颗粒形态及相组成的影响

采用化学液相沉积法制备了系列未掺杂和掺杂不同金属离子的TiO2白云母纳米复合材料.利用扫描电子显微镜(SEM),x射线衍射(XRD)对其TiO2薄膜的TiO2颗粒形态和相组成进行了详细研究.结果表明,TiO2颗粒在15—50nm之间;除球形颗粒外,掺杂Mn2+,Zn2+的样品中还出现有金红石柱状颗粒.TiO2薄膜中相组成以锐钛矿、金红石共存为特征;掺杂金属离子对TiO2相组成的影响取决于金属离子的离子半径、电荷及配位体特征. 关键词： 金属离子掺杂 TiO2 颗粒形态 相组成     

中空TiO2纳米球的制备

报道了一种新的无机模板法合成中空的TiO₂纳米球,该法以TiCl₄为钛源,中空Sb₂S₃微球为模板,利用TiCl₄水解产生的TiO₂沉积在模板的表面,同时产生的HCl消蚀Sb₂S₃,一步制备中空纳米材料。     

电场热处理条件下TiO2薄膜的晶化行为研究

利用溶胶-凝胶法和电场热处理工艺在玻璃表面制备出一层TiO₂薄膜，采用DTA ，Raman光 谱，XRD和AFM等测试手段分析了TiO₂薄膜在电场热处理过程中的晶化行为.然后 在理论上 分析了外电场对TiO₂薄膜热处理过程的影响，提出了通过引入外电场促进TiO2薄膜从无 定形到锐钛矿的相转变的方法.通过甲基橙水溶液的光催化降解实验表明：在520℃电场热处 理条件下的TiO₂薄膜的光催化效率高于未引入电场热处理的TiO₂薄 膜. 关键词： 薄膜 晶化 电场 2')" href="#">TiO₂     

高压下TiO2纳米线晶粒和晶界性质及电输运行为

采用水热合成法制备了锐钛矿相TiO₂纳米线,并通过原位高压阻抗谱测量技术研究了TiO₂纳米线晶粒和晶界性质及电输运行为随压力的变化关系.研究结果表明:在0—34.0 GPa压力区间,锐钛矿TiO₂纳米线的传导机制为电子电导.TiO₂纳米线晶粒和晶界电阻以及弛豫频率在8.2—11.2 GPa压力区间均出现了不连续变化行为,此压力区域对应着由锐钛矿相到斜锆石相的结构转变,并且相变从晶粒表面逐渐延伸到晶粒内部.晶粒激活能和晶界激活能均随压力的增加而减小,说明压力对样品电导率的贡献为正.在所测压力范围内,空间电荷势始终为正值,表明在空间电荷区阴离子缺陷更易形成,氧缺陷是TiO₂纳米线相变的主要诱因.     

多孔TiO2/Al/SiO2纳米复合结构的紫外光吸收特性研究

在SiO₂玻璃衬底上用脉冲激光沉积(PLD)技术,分别沉积Ti和Ti/Al膜,经电化学阳极氧化成功制备了多孔TiO₂/SiO₂和TiO₂/Al/SiO₂纳米复合结构. 其中TiO₂薄膜上的微孔阵列高度有序,分布均匀. 实验研究了Al过渡层对多孔TiO₂薄膜光吸收特性的影响. 结果表明：无Al过渡层的多孔TiO₂薄膜其紫外吸收峰在27 关键词： 2薄膜')" href="#">多孔TiO₂薄膜 阳极氧化 紫外光吸收     

反应溅射法制备TiO2薄膜

报道了用反应溅射法制备TiO₂薄膜的实验研究.详细研究了氧分压、基底温度和退火温度对成膜结构的影响.制备出了具有金红石和锐钛矿晶体结构的TiO₂薄膜.分析了金红石和锐钛矿晶体的形成条件,并对薄膜的表面形貌进行了测量. 关键词： 反应溅射 2薄膜')" href="#">TiO₂薄膜     

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     

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...     

TiO,O2 和TiO2的分析势能函数及光谱研究

用Gaussian09程序包的密度泛函理论DFT方法,在BP86/6-311++g(d,p)水平上对O₂, TiO和TiO₂ 分子进行了优化.得到该系列分子的基态电子态分别为：O₂(X³Σ_g), TiO(X³Π_g), TiO₂(X¹ A₁), TiO₂分子的稳定构型为C_2v构型. 用Murrell-Sorbie势能函数对TiO和O₂分子的扫描势能点进行拟合, 其扫描点都与四参数Murrell-Sorbie函数拟合曲线符合得很好,在此基础上推导出它们的光谱数据和力常数. 用多体项展开理论导出TiO₂分子的全空间解析势能函数,在固定键角∠OTiO=110.5° 的情况下, R_Ti-O = 0.1652 nm处存在一个深度为15.09 eV的势阱, 表明在该处易形成稳定的TiO₂分子. 关键词： TiO 2和TiO₂')" href="#">O₂和TiO₂ 密度泛函理论 势能函数     

水热法制备TiO2薄膜的研究

采用水热法在玻璃基片上制备了TiO2薄膜.利用x射线衍射(XRD)、x射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)等分析测试手段对所制备的TiO2薄膜的相结构、表面化学组成及形貌等进行了分析和表征,研究了不同水热条件对所制备TiO2薄膜的光吸收特性的影响.结果表明,所制备的薄膜为锐钛矿型TiO2,均匀、致密、无可视缺陷,具有优异的可见光透过性和紫外吸收特性 关键词： 水热法 TiO2薄膜 比消光度     

TiO2/SnO2复合光催化剂的制备及性能

采用特殊液相沉淀法制备纳米级的TiO2/SnO2复合粒子,对制备的纳米TiO2/SnO2采用XRD、TEM等手段进行了表征。用它做催化剂在日光下对甲基橙溶液进行了光催化实验。结果表明,纳米级TiO2/SnO2复合催化剂比纯TiO2的催化活性好,当SnO2摩尔百分数为20%时效果最佳,在60min内对10mg/L的甲基橙水溶液的降解率高达90.2%,具有较好的光催化活性。     

P掺杂锐钛矿相TiO2的第一性原理计算

利用基于密度泛函理论的第一性原理对不同P掺杂形式(P替位Ti, P替位O, 间隙P)的锐钛矿相TiO₂的晶格常数、电荷布居、能带结构、分态密度和吸收光谱进行了计算. 结果表明, P替位Ti时, TiO₂体积减小, P替位O和间隙P的存在使TiO₂的体积膨胀; 替位Ti的P和间隙P均有不同程度的氧化, 而替位O的P带有负电荷. 三种P掺杂形式均导致锐钛矿相TiO₂禁带宽度的增大, 并在TiO₂禁带之内引入了掺杂局域能级. P掺杂导致TiO₂禁带宽度增大的程度依次为: 间隙P>P替位Ti>P替位O. 吸收光谱的计算结果表明, P替位Ti并不能增强TiO₂的可见光吸收能力, 但间隙P的存在大幅提高了TiO₂的可见光光吸收能力, 间隙P有可能是造成实验上P掺杂增强锐钛矿相TiO₂光催化活性的重要原因. 关键词： P掺杂 2')" href="#">锐钛矿相TiO₂ 第一性原理     

纳米TiO2多孔薄膜电极平带电势的研究

采用光谱电化学方法研究了纳米TiO₂多孔薄膜电极的平带电势,获得了薄膜厚度以及TiCl₄处理对纳米TiO₂薄膜电极平带电势的影响情况,并研究了平带电势对染料敏化太阳电池光伏性能的影响.结果表明,可以通过检测纳米TiO₂电极平带电势的变化趋势来反映电池中TiO₂电极平带电势的变化趋势.随着TiO₂电极膜厚的增加,其平带电势将向正方向移动,导致对应电池的开路电压随之减小.另外,经 关键词： 平带电势 2')" href="#">纳米TiO₂ 染料敏化 太阳电池     

TiO2/ZnO纳米薄膜界面热导率的分子动力学模拟

采用平衡分子动力学方法及Buckingham势研究了金红石型TiO₂薄膜与闪锌矿型ZnO薄膜构筑的纳米薄膜界面沿晶面[0001](z轴方向)的热导率.通过优化分子模拟初始条件中的截断半径r_c和时间步后,计算并分析了平衡温度、薄膜厚度、薄膜截面大小对热导率的影响.研究表明,薄膜热导率受薄膜温度和厚度的影响很大,当温度由300 K升高600 K时,薄膜的热导率逐渐减小;当薄膜厚度由1.8 nm增大到5 nm时,热导率会逐渐增大;并在此基础 关键词： 热导率 分子动力学 2/ZnO纳米薄膜界面')" href="#">TiO₂/ZnO纳米薄膜界面 数值模拟     

高能球磨条件下TiO2相变的实验研究

 采用高能球磨法处理二氧化钛（TiO₂）与双氰胺粉末混合物,对不同球磨时间和球磨转速条件下TiO₂的相变进行了研究。利用X射线衍射仪对回收产物的相组成进行表征。结果表明,在700 r/min的高速球磨条件下,TiO₂发生了由锐钛矿相向金红石相和Srilankite高压相的转变,随着球磨时间的增加,Srilankite高压相和金红石相的含量逐步增加并逐渐趋于平衡;进一步提高球磨转速至1 000 r/min,锐钛矿相向Srilankite高压相的转变占主导,更易于形成Srilankite高压相,Srilankite高压相的质量分数可增加至47.8%。     

超声场中sol-gel法制备纳米TiO2光催化剂的研究

本文在频率分别为20kHz、30kHz、40kHz(电功率均为500W)的超声场中制备溶胶。用光散射法测得溶胶粒子粒径分别为29．4nm、18．3nm、13．2nm，对无超声场和超声场(40kHz)制备的凝胶进行超临界乙醇干燥。用XRD、BET、TEM、DRS对上述干燥的TiO2粒子进行表征，以光催化降解罗丹明B为模型反应。结果表明，在实验范围内溶胶粒径随超声波频率的升高而减小，加超声场制备的纳米TiO2粒子光催化活性比无超声场下制备的粒子高。     

锐钛矿相纳米TiO2晶体生长动力学及生长过程控制

研究了采用溶胶-凝胶法经由前驱物钛酸四异丙酯水解制备纳米TiO₂结构相变及锐钛矿晶体生长动力学过程. 研究结果表明,在酸性条件下水解,由于高压热处理温度的变化导致锐钛矿向金红石相的结构相变,锐钛矿相纳米TiO₂生长活化能在250℃以下和以上分别为(15.8±4.5)kJ/mol和(80.2±1.0)kJ/mol;而在碱性条件下水解的活化能值为(3.5±0.4)kJ/mol. 在不发生结构相变的条件下,酸性水解条件下锐钛矿相纳米TiO₂生长速 关键词： 2')" href="#">纳米TiO₂ 锐钛矿 生长动力学 溶胶-凝胶法     

TiO2纳米线阵列干涉传感器

开发一种新型TiO₂纳米线阵列干涉传感器。首先,通过水热合成法在FTO导电玻璃表面制备了TiO₂纳米线阵列薄膜。然后,以此复合结构作为传感芯片,利用Kretschmann 棱镜耦合结构,构建了基于Kretschmann结构的波长调制型薄膜干涉传感器。最后,以氯化钠水溶液为待测液体介质研究了该传感器对环境介质折射率的灵敏性能。结果表明：该传感器对1.333 5~1.360 4范围内的折射率有很好的响应。TM模式下,在0~3%与3~15%浓度范围内,氯化钠浓度与该传感器的反射光强度分别呈现了良好的线性关系。TE模式下,在0~3%浓度范围内,氯化钠浓度与吸收强度存在良好的线性关系,而波长基本不变;而在3~15%浓度范围内,随着氯化钠浓度的增加,波长逐渐红移,氯化钠浓度与波长也具有良好的线性关系。     

共掺杂金红石TiO2的电子结构和红外光谱研究

本文对大别山双河、碧溪岭地区硬玉石英岩中的金红石进行了Fourier变换红外光谱(FTIR)分析, 结果显示所有金红石颗粒分别在3280 cm^-1和3295 cm^-1 出现强的吸收峰. 基于前人提出H在金红石结构中以孔道中心(CC)和八面体共边(BOE)方式存在的两种模型, 本文采用第一性原理计算方法研究了掺杂(Al, H)和(Fe, H)时金红石相TiO₂的晶体结构和电子结构. 根据O—H键的振动频率和O—H…O键中O—O之间距离的经验关 关键词： 2')" href="#">金红石相TiO₂ 孔道中心 电子结构 第一性原理