【正文】 se(116)Anatase(220)Anatase(107)Anatase(215)Anatase(301)10 20 30 40 50 60 70 802 T h e t a ( 176。、 176。025507510 012 5Intensity(Counts)[ z hao x unn aT O 4. ra w ] 4 78 6 1 1 5 7 A n a t a s e T i 0 . 7 2 O 2 圖 36 溶液 PH 值為 條件下制備樣品 TO4 的 XRD 衍射圖譜 Anatase(101)Anatase(103) Anatase(004)Anatase(112)Anatase(200)Anatase(105)Anatase(211)Anatase(213)Anatase(204)Anatase(116)Anatase(220)Anatase(107)Anatase(215)Anatase(301)10 20 30 40 50 60 70 802 T h e t a ( 176。 同時(shí)在找工作的過(guò)程中，我們遇到了很多挫折，朱院長(zhǎng)積極對(duì)我們進(jìn)行就業(yè)指導(dǎo)，幫我們選擇優(yōu)秀且合適的企業(yè)，并且聯(lián)系企業(yè)，向優(yōu)秀企業(yè)推薦我們，讓我們順利實(shí)現(xiàn)就業(yè)。). XRD patterns were obtained in the range of 20–70176。 大約在 攝氏度時(shí)，衍射峰變得尖銳。） 但比較發(fā)現(xiàn) ,隨著煅燒升高 ,衍射峰半高寬減小，峰強(qiáng)度增加，晶化特征逐漸明顯 。025 050 075 0Intensity(Counts)[ z hao x unn a T O 11 . ra w ] 47[ z hao x unn aT O 5. ra w ] 1 203[ z hao x unn a T O 12 . ra w ] 478 6 1 1 5 7 A n a t a s e T i 0 . 7 2 O 2( a )( b )( c ) 圖 44 不同煅燒溫度制備樣品的 XRD 衍射圖譜 （ a） 600℃、（ b） 500℃、（ c） 400℃ 圖 35 為樣品 TO12 的 XRD 衍射圖譜的擬合報(bào)告 用 Scherrers 衍射方程對(duì)銳鈦礦型（ 101）的衍射計(jì)算結(jié)果決定了晶粒尺寸和峰展寬（如 圖 35 樣品 TO12 的 XRD 衍射圖譜的擬合報(bào)告） 。 利用掃描電鏡和 X 射線能譜儀可以在觀察樣品表面微觀形貌的同時(shí)，還能探測(cè)到感興趣的某一微區(qū)的化學(xué)成分。 納米二氧化鈦的制備工藝流程 溶膠 凝膠法制備 納米 TiO2粉體 流程如下： (1)將無(wú)水乙醇按總體積分成兩部分 ,室溫下 ,用 移液管將 1/3 的無(wú)水乙醇與 蒸餾水及 濃鹽酸 充分混合配成溶液 A。因?yàn)榉磻?yīng)物周?chē)娜軇┛梢宰鳛橐环N良好的介質(zhì)促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行，因此利用微乳液法制備納米氧化物粉體的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的，比如可以將納米粉體的粒度較好地控制在一定的范圍內(nèi)，使其分布均勻；此外表面活性劑的存在可以在制備納米粉 12體的同時(shí)對(duì)其進(jìn)行改性，也可以抑制粉體顆粒的聚集。 納米二氧化鈦具有許多獨(dú)特的性質(zhì)，比如熔點(diǎn)低、磁性強(qiáng)，光吸收性能好，耐化學(xué)腐蝕，耐熱，對(duì)人體無(wú)害等．利用其透明性可散射紫外線的能 力，可作為食品包裝材料，添加劑和化妝品等．利用其光催化性，可處理有機(jī)廢水．在高級(jí)轎車(chē)面漆領(lǐng)域，也有其獨(dú)特的應(yīng)用．因此，國(guó)內(nèi)外眾多的化工公司和科研工作者竟相開(kāi)發(fā)納米二氧化鈦．中南大學(xué)關(guān)魯雄等科研工作者曾經(jīng)采用溶膠 凝膠法制備納米二氧化鈦，使用 V(酞酸四丁酯 ) : V(水 ) : V(無(wú)水乙醇 ) : V(聚乙二醇 6 000) : V(三乙醇胺 )=30 : 5 : 30 : 24 : 30．反應(yīng)溫度為 30℃，晶型轉(zhuǎn)變溫度 400~700℃，獲得 20~30 nm 的 TiO2粉體。通常，銳 鈦礦型二氧化鈦為近似規(guī)則的八面體，板鈦礦相二氧化鈦的晶體形狀多為片狀，金紅石相二氧化鈦的結(jié)晶形態(tài)呈菱形結(jié)晶，晶體細(xì)長(zhǎng)。通過(guò)改變?nèi)芤旱?PH 值、水浴加熱溫度、水浴加熱時(shí)間、煅燒時(shí)間四個(gè)條件來(lái)進(jìn)行探究。其中，溶膠 ― 凝膠法是最常用的方法，是因?yàn)樗谳^低的反應(yīng)溫度下具有獲得獨(dú)特的亞穩(wěn)結(jié)構(gòu)的可能性和良好的化學(xué)均勻性。目前全世界超細(xì) TiO2的生產(chǎn)能力估計(jì)為 600010000t/a，單線生產(chǎn)能力一般為 400500t/a，國(guó)內(nèi)有幾家單位在研究超細(xì) TiO2的生產(chǎn)。納米二氧化鈦，受到國(guó)內(nèi)外科技界的高度重視，其研究和開(kāi)發(fā)涉及到物理、化學(xué)、化工、材料、表面、膠體等眾多交叉學(xué)科，成為材料領(lǐng)域的重要研究課題。目前，二氧化鈦薄膜染料敏化太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)超過(guò)了 11%，前景廣闊。 通過(guò)控制粉體制備過(guò)程的水熱溫度、水熱時(shí)間、煅燒溫度及 PH 值設(shè)定以下實(shí)驗(yàn)： PH 值： 設(shè)置 3 組不同 PH 值的實(shí)驗(yàn) 、 、 水熱溫度：設(shè)置 3 組不同水熱溫度的實(shí)驗(yàn) 40℃、 50℃、 60℃ 水熱時(shí)間：設(shè)置 2 組不同時(shí)間的實(shí) 驗(yàn) 1h、 3h、 5h 煅燒溫度：設(shè)置 4 組不同煅燒溫度 200℃、 400℃、 600℃ 第二章 試驗(yàn)原理 目前，實(shí)驗(yàn)室制備納米二氧化鈦粉體常用的方法有：溶膠 凝膠法 （ Solgel） 、 水熱法 （ Hydrothermal Synthesis） 、微乳液法、沉淀法、化學(xué)氣相沉積法 （ CVD） 、水解法等。 水熱法在氧化物納米材料中的應(yīng)用前景非常廣闊。 (6)取少量的白色粉末狀樣品，放于 X射線衍射儀 (D/maxrA)下進(jìn)行檢測(cè)（目的在于檢測(cè) 白色粉末狀樣品 是否為納米 二氧化鈦粉體 ）。 步長(zhǎng)掃描模 式中的 10– 80176。、 176。 范圍獲得 XRD 圖譜。在做畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，從 選擇課題 、搜索資料、確定實(shí)驗(yàn)方案、購(gòu)買(mǎi)實(shí)驗(yàn)材料、配置實(shí)驗(yàn)設(shè)備、進(jìn)行探索實(shí)驗(yàn)、到最后進(jìn)行論文寫(xiě)作的過(guò)程中遇到了不少的困難，但都在朱院長(zhǎng)的悉心指導(dǎo)及不斷地鼓勵(lì)下克服了。. It is also noticed that pH affects particles size and degree of crystallinity. A trace of rutile was found in sample prepared at pH 1 at 176。由于納米二氧化鈦具有很強(qiáng)的吸收紫外線能力、奇特的顏色效應(yīng)、較好的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性和優(yōu)良的光學(xué)、電學(xué)及力學(xué)等方面的特性，其中銳鈦礦型具有較高的催化效率，金紅石型結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定具有較強(qiáng)的覆蓋力、著色力和紫外線吸收能力。因此煅燒溫度在 400℃ ~600℃之間生成的 TiO2易于轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)晶度高的銳鈦礦晶體。（如圖35 為樣品 TO12 的 XRD 衍射圖譜的擬合報(bào)告可知：銳鈦礦相的特征峰出現(xiàn)在2θ 176。通過(guò)這些信息的解釋就可以達(dá)到獲得表面形貌和化學(xué)成分的目的。待凝膠形成后 ,停止攪拌 ,在空氣中放置 、 陳化 12h 以上 。是指以水溶液為反應(yīng)體系，通過(guò)加熱、加壓等手段，使反應(yīng)物處于一個(gè)相對(duì)高壓高溫的環(huán)境里，反應(yīng)一段時(shí)間后即得到所需的氧化物納米晶。因此其催化劑載體、紫外線吸收劑、高效光敏催化劑、防曬護(hù)膚化妝品、塑料薄膜制品、水處理、精細(xì)陶瓷、生態(tài)陶瓷及氣敏傳感器元件等領(lǐng)域具有廣泛和潛在的應(yīng)用前景。 （ 1） 納米二氧化鈦在環(huán)境治理中的應(yīng)用 1977 年 Bard 與 Frank 等人將二氧化鈦應(yīng)用于水中氰 化物的降解，是較早將二氧化鈦用于水中污染物處理的事例。由于顆粒尺寸的微細(xì)化，使得納米粉體在保持原有物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的同時(shí)，與大塊物質(zhì)相比，在磁性、光吸收、熱阻、化學(xué)活性、催化和熔點(diǎn)等方面表現(xiàn)出奇異的性能。 關(guān)鍵詞 : 溶膠 凝膠法 ；納米 二氧化鈦 ；結(jié)晶度；晶粒尺寸；表面形貌 Nano titanium dioxide powder preparation technology and its performance study Abstract Nanocrystalline titanium dioxide (TiO2), regarded as the best photocatalyst for its high efficiency, nontoxity, biological and chemical stability, and low cost, has been widely used in many fields such as degradation of environment pollutants, watersplittingfor hydrogen production, antibacteria, dyesensitized solar cells, et al. and has also brought people huge economic, social and environmental benefits. Crystalline titania has three modification phases which are rutile (tetragonal, P42 /mnm), anatase (tetragonal, I41/amd) and brookite (orthorhombic, Pcab).Anatasetype TiO2 has excellent photocatalytic activity and widely used as catalysts for deposition of a wide variety of anic and inanic pollutants. Many methods have been established for titania synthesis such as solgel technique, hydrothermal method , chemical vapor deposition, direct oxidation and others. Among them, the solgel technique is one of the most used methods due to its possibility of deriving unique metastable structure at low reaction temperatures and excellent chemical homogeinity. This paper discusses preparation of nanometersized titanium dioxide by Sol－Gel method. In the Sol－ Gel process, Ti(OC4H9)4 is used as precursor, C2H5OH is used as solvent and CH3COOH is used as chelating agent. By the experiment, four factors and their effects are studied, namely, water bath temperature,water bath time, PH value of solutions and the calcining temperature on the Sol－ Gel process. With the results of XRD and SEM, the optimum preparation and the preparation reaction term are obtained. Key words:Sol－ Gel process、 Nanocrystalline titanium dioxide、 Crystallinity、Crystallite size、 Surface morphology 目錄 引言 納米 TiO2是一種新型無(wú)機(jī)功能材料，近年來(lái)己成為超細(xì)無(wú)機(jī)粉體合成的一