【文章內(nèi)容簡介】 0℃ 的恒溫條件下對凝膠進(jìn)行干燥 2 h， 得到黃色晶體 ； (5)將晶體研磨后得到白色粉末 ,放入馬弗爐中煅燒 ，以 10℃ /min 的升溫速度進(jìn)行升溫， 將 溫度升 至 預(yù)定溫度， 并保溫 4h， 然后在爐內(nèi)自然冷卻 ,得到白色粉末狀樣品 。 (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（目的在于檢測 白色粉末狀樣品 是否為納米 二氧化鈦粉體 ）。 (7) 取少量的白色粉末狀樣品，放 于 透射電子顯微鏡下進(jìn) 行檢測（目的在于觀察粉體顆粒的形貌）。 恒溫水浴磁力攪拌裝置示意圖如圖 31 圖 31 恒溫水浴磁力攪拌裝置圖 1－溫度計 2－凝膠 3－恒溫水浴 4－轉(zhuǎn)子 5－ JB5 定時雙向數(shù)顯恒溫磁力攪拌器 納米二氧化鈦的制備工藝流程圖 溶膠 凝膠法制備納米 TiO2 粉體流程圖如下圖 32: 均勻混合 1/3 無水乙醇 蒸餾水 鹽酸 2/3 無水乙醇 冰乙酸 鈦酸四丁酯 溶液 A 溶液 B 凝膠 均勻混合 均勻混合 磁力攪拌 圖 32 溶膠 凝膠法制備納米 TiO2粉體流程圖 實(shí)驗(yàn)分組 本試驗(yàn)總共分成四組，通過控制粉體制備過程的水熱溫度、水熱時間、煅燒溫度及 PH 值設(shè)定以下實(shí)驗(yàn)： 設(shè)置 3 個不同水浴溫度的實(shí)驗(yàn) 水浴溫度分別為 40℃、 50℃、 60℃，具體實(shí)驗(yàn)條件如表 33: 表 33 不同水浴溫度的試驗(yàn) 試驗(yàn)編號 水浴溫度 （℃） 水熱時間（ h） 煅燒溫度 （℃） PH值 煅燒時間（ h） 1 40 1 500 4 2 50 1 500 4 3 60 1 500 4 設(shè)置 3 個不同 PH 值的實(shí)驗(yàn) PH 值分別為 、 、 ，具體實(shí)驗(yàn)條件如表 34: 陳化反應(yīng) 烘干、研磨均勻 煅燒 表 34 不同 PH 值的試驗(yàn) 試驗(yàn)編號 水浴溫度 （℃） 水熱時間（ h） 煅燒溫度 （℃） PH值 煅燒時間（ h） 4 50 1 500 4 5 50 1 500 4 6 50 1 500 4 設(shè)置 3 個不同水熱時間的實(shí)驗(yàn) 水熱時間分別為 1h、 3h、 5h ，具體實(shí)驗(yàn)條件如表 35: 表 35 不同水熱時間的試驗(yàn) 試驗(yàn)編號 水浴溫度 （℃） 水熱時間（ h） 煅燒溫度 （℃） PH值 煅燒時間（ h） 7 50 1 500 4 8 50 3 500 4 9 50 5 500 4 設(shè)置 3 個不同煅燒溫度的實(shí)驗(yàn) 煅燒溫度分別為 400℃、 500℃、 600℃ ，具體實(shí)驗(yàn)條件如表 36: 表 36 不同煅燒溫度的試驗(yàn) 試驗(yàn)編號 水浴溫度 （℃） 水熱時間（ h） 煅燒溫度 （℃） PH值 煅燒時間（ h） 10 50 1 500 4 11 50 1 400 4 12 50 1 600 4 晶體結(jié)構(gòu)的分析 (XRD) X 射線衍射 (XRD)是一種非破壞性的測定晶體結(jié)構(gòu)的有效手段。通過衍射方法測定晶體的結(jié)構(gòu)，能夠詳細(xì)了解晶體的對稱性、晶體內(nèi)部三維空間中原子排布情況、晶體中分子的結(jié)構(gòu)式、立體構(gòu)型、鍵長、鍵角等數(shù)據(jù) [7]。 在一定波長的 X 射線照射下，每種晶體物質(zhì)都給出自己特有的衍射花樣（衍射線的位置和強(qiáng)度）。 X射線衍射儀 (XRD)是利用不同構(gòu)象和晶型的粉末固體對 X射線有其特殊的衍射方向和強(qiáng)度，得到特征衍射譜。本試驗(yàn)通過其衍射圖樣分析了制備的粉體的物相分析，并通過衍 射峰值討論了其不同的條件下的結(jié)晶性，并且可以通過謝樂公式 Dc = /(B cos θ)計算其平均顆粒大小。 論文中采用的是CuKα射線源、 D/MAX2500VL/PC 型 X 射線衍射儀， 如圖 31 所示。 圖 31 德國布魯克 D8 系列 X 射線（粉末）衍射儀 圖 32 S4800 型高分辨場發(fā)射掃描電鏡 形貌和微區(qū)成分的分析 (SEM) 掃描電子顯微鏡是目前粉體材料結(jié)構(gòu)研究最直接的手段之一，主要因?yàn)檫@種方法既像光學(xué)金相顯微鏡那樣可以提供清晰直觀的形貌圖像，同時又具有分辨率高、 觀察景深長、可以采用不同的圖像信息形式、可以給出定量或半定量的表面成分分析結(jié)果等一系列優(yōu)點(diǎn) [7]。 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，還能探測到感興趣的某一微區(qū)的化學(xué)成分。當(dāng)高速電子照射到固體樣品表面時，就可以發(fā)生相互作用，產(chǎn)生一次電子的彈性散射、二次電子等信息。這些信息與樣品表面的幾何形狀以及化學(xué)成分等有很大的關(guān)系。通過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。論文中采用的是 S4800 型高分辨場發(fā)射掃描電鏡（簡稱 S4800）及其附件 X 射線能譜儀，如圖 32 所示，主 要用其進(jìn)行納米材料的形貌、顆粒度、分散性與表面微區(qū)成分的定性、定量等分析。 第四章 結(jié)果與分析 晶體結(jié)構(gòu)分析 不同 煅燒溫度 對晶體結(jié)構(gòu)的影響 按照試驗(yàn)工藝步驟， 水浴 反應(yīng)溫度為 50℃ ， 水浴加熱時間為 1h， 終點(diǎn) ph值為 ，煅燒 時間 為 4h，控制變量為 煅燒溫度 ，在不同 煅燒溫度 400℃、 500℃、600℃ 下制得樣品 對應(yīng) 如下： TO1 TO5（樣品 TO5 與樣品 TO10 反應(yīng)條件完全相同，故用 TO5 替代）、 TO12。用 德國布魯克 D8 系列 X 射線（粉末）衍射儀 ， 用一步為 176。 步長掃描模 式中的 10– 80176。 范圍獲得 XRD 圖譜。 對樣品進(jìn)行了表征，結(jié)果整理如圖 4 4 43 所示，為 不同 煅燒溫度納米二氧化鈦 樣品的 XRD 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。05010 015 020 025 030 0Intensity(Counts)[ z hao x unn a T O 11 . ra w ] 472 1 1 2 7 2 A n a t a s e T i O 2 圖 41 煅燒溫度為 400℃條件下制備樣品 TO11 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。05010 015 020 025 030 035 040 045 0Intensity(Counts)[ z hao x unn aT O 5. ra w ] 1 2032 1 1 2 7 2 A n a t a s e T i O 2 圖 42 煅燒溫度為 500℃條件下制備樣品 TO5 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。010 020 030 040 050 060 070 0Intensity(Counts)[ z hao x unn a T O 12 . ra w ] 472 1 1 2 7 2 A n a t a s e T i O 2 圖 43 煅燒溫度為 600℃條件下制備樣品 TO12 的 XRD 衍射圖譜 從以上圖中可以看出 ,不同煅燒溫度條件下制備的納米二氧化鈦微粉試樣的主要的強(qiáng)峰均為 Anatase－銳鈦礦（ 101） ,證明在溶液 PH 值為 ， 400~600℃煅 燒時的產(chǎn)物晶體結(jié)構(gòu)為純銳鈦型，此溫度段制備的銳鈦礦型純度非常高。 為了研究溫度對產(chǎn)物的結(jié)晶度的影響將不同溫度下制備的產(chǎn)物 XRD 衍射 圖譜疊加在一起進(jìn)行對比，如圖 44。 20 30 40 50 60 702 T h e t a ( 176。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 衍射圖譜的擬合報告 用 Scherrers 衍射方程對銳鈦礦型（ 101）的衍射計算結(jié)果決定了晶粒尺寸和峰展寬（如 圖 35 樣品 TO12 的 XRD 衍射圖譜的擬合報告） 。 圖 34 是不同煅燒溫度條件下制備的二氧化鈦樣品的 XRD 圖譜。