纳米TiO2粒子的制备和表征VIP免费

纳米TiO2粒子的制备和表征李春燕*（西北师范大学化学化工学院，兰州730070，甘肃,中国）摘要本文简要介绍了纳米TiO2的常用制备方法Sol-gel法和水解沉淀法.以钛酸丁酯为原料，用Sol-gel法制得了纳米TiO2(样品A)；并以四氯化钛为原料，用水解沉淀法制得了纳米TiO2(样品B).通过红外吸收(IR)测试比较了两者的纯度，通过X射线衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM)对两种样品的晶型、大小和形貌进行了表征.实验结果表明：Sol-gel法比水解沉淀法所得产品的纯度高、粒径小，但是超声波能有效促使水解沉淀法制得纳米TiO2的粒径减小，同时使晶形趋于无定形态.关键词纳米TiO2粒子Sol-gel法水解沉淀法制备PreparationandCharacterizationofnano-sizedTiO2PowdersLiChunyan(CollegeofChemistryandChemicalEngineering，NorthwestNormalUniversity,Lanzhou730070，Gansu,China)AbstractNano-sizedTiO2powderswerepreparedbyrespectivelybothsol-gelmethodfromTi(OC2H5)4(MarkedasA)andhydrolyzatemethodfromTiCl4(MarkedasB).TheirpuritiesweredeterminedbyIR.Theircomposition,size,andmicrostructureweredeterminedbyXRDandAFM.ComparisonbasedonthedeterminationofthetwosamplesindicatethatsampleAhavebothhigherpurityandsmallerdiameterthansampleB.Ultrasonichelpstoshortenthediameterandincreasetheamorphism.KeyWordsNano-sizedTiO2powder;sol-gelmethod,hydrolyzatemethod,preparation二氧化钛俗称钛白粉，最初作为颜料用于涂料工业，是一种化学稳定性强、无毒的半导体氧化物，它在电子、功能陶瓷、涂料、纺织等方面具有广泛的用途[1].纳米TiO2是80年代开发成功的产品.纳米粉体一般指粒径小于100纳米的粉体,它处于微观粒子与宏观物体之间的*Tel：0931-7767924,mailto:lilace.lcy@mail.china.com过渡状态,具有一系列奇特的物理化学性质,已在精细陶瓷、催化剂、电子、冶金、能源、化工、材料、国防等领域显示出广阔的应用前景.纳米TiO2具有大的比表面积，其表面原子数、表面能和表面张力随粒径的下降而急剧增加.纳米微粒的小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应及宏观量子隧道效应使得它们在电、磁、光、敏感性等方面表现出常规粒子不具备的特性.例如，纳米TiO2的强度、韧性和超塑性与TiO2粗晶相比大大提高[1]，可用于生产优质的纳米陶瓷；纳米TiO2由于无毒无污染、光电转换效率高，被国际光电学界认为是最有前途的太阳能电池光阳极材料[2]，它还可用于导电涂料、导电塑料、复印纸、电磁波吸收、磁记录材料、气体传感器和温度传感器[1].另外，纳米TiO2的光吸收蓝移和宽化，对波长小于400nm的紫外线有强烈吸收[3]，可用于感光材料、隐身材料、红外线反射膜、高档涂料、日用卫生品、防晒化妆品、食品包装、功能纤维和建材等[1,4].纳米TiO2具有较高的化学活性，这是因为它具有奇异的表面结构[4].在纳米晶的表面，Ti原子缺少O氧原子的配位，这种严重的欠氧状态形成了大量的表面悬键，导致纳米粒子表面具有很高的活性.纳米TiO2的化学性质、光化学性质以及电化学性质就是这种高活性的表现.纳米TiO2的化学活性研究最多的是将其作为多相光催化反应的催化剂.在环保方面，纳米TiO2以其强烈的光催化氧化效应应用于污水处理和气体净化[4]，它可以迅速完全的氧化污水中的烃类、烃的卤代物、羧酸、表面活性剂、染料、有机磷杀虫剂等有机物，产生CO2和H2O等无害物质，达到除害、脱色、去臭的目的.在生物医学方面，纳米TiO2可用于杀菌、消毒[5],这是因为其光解过程中产生的·OH、H2O2具有强氧化能力[6]，可以抑制细菌生长.将纳米TiO2作为功能粉体材料[7]，复合到塑料、皮革、纤维、原液等材料中，研制成无污染、无毒害的纳米TiO2光催化绿色复合材料，充分发挥其抗菌、降解有机污染物、除臭、自净化的功能，这类环保型功能材料实施方便、应用性强，能实用到生活空间的多种场合，发挥其多功能效应，成为我们生活环境中起长期净化作用的环保材料.日本已制出添加纳米TiO2的瓷砖,装饰在一家医院的墙壁上,发现有明显的杀菌、自净化作用[1].TiO2纳米粉体的晶相（金红石型和锐钛矿型[5]）、结晶度、粒径、孔组成、比表面积...