【導讀】構送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱.印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文.納米二氧化鈦的應用·····················································&

　　

【正文】 看出，產物的形貌均為花狀結構，其尺寸約為 2 微米 .所有的花狀結構由直徑幾十納米的棒組裝而成 .隨著HCl 量的增加，組成微米花的 納米棒有變細的趨勢，而且棒與棒之間的變得更為緊密 .由XRD 可以看出，所有產物的晶型均為金紅石型二氧化鈦，沒有其它的峰出現(xiàn) .由此可見，產物為純金紅石二氧化鈦 .綜合以上討論，乙醇對單晶二氧化鈦納米棒的形成起著至關重要的作用，而溶液的 PH 值有利于 3D 結構二氧化鈦的形成 . 21 16 20 30 40 50 60 70 80 Intensity(a.u)2T h et a( d eg erees)1234e 圖 7 不同 TiCl3: C2H5OH: HCl: H2O 比例下所制樣品的 SEM 圖象： (a) 1:8:1:15。 (b) 1:8:2:15。 (c) 1:8:3:15。 (d) 1:8:4:15。 (e)相應比例所得樣品的 XRD 圖象 21 17 圖 8 在 TiCl3: C2H5OH: H2O=1:6:1反應時間為 18h的情況下分別在 50℃， 70℃， 90℃，110℃， 130℃， 150℃反應所得樣品的 SEM 圖象 從圖 a 和圖 b 中我們可以看 到 ， 生成的產物團聚在了一起，而圖 c，圖 d 和圖 e 的產物則呈蓬松狀，圖 f 則有分散性良好的納米棒生成 .由此我們可以看出， 在反應物比例和反應時間相同的情況下，隨著反應溫度的升高，產物的分散性 會 越來越好，在 150℃下有納米棒生 成，說明反應溫度對產物的分散性和納米棒的生成有 比較重要 的影響 . 21 18 圖 9 在 TiCl3: C2H5OH: H2O=1:6:1反應溫度為 180 ℃的情況下分別反應8h,10h,12h,14h,16h,18h 所得樣品的 SEM 圖象 從圖 a 中我們可以看到 ， 產物呈蓬松狀，有許多突起，表明其正在生長 .圖 b 中的產物已具有棒狀結構，且分散性良好 .圖 c 的產物已有部分長大，團聚在了一起 .圖 d 顯示棒狀的產物 此時又進一步長大，它們之間的空間越來越小，從整體看顯得非常緊湊 .圖 e 中的棒狀產物之間 開始連接在一起，說明其仍在繼續(xù)生長 .圖 f 中 棒狀產物此時 的 連接 更 加稠密 .從以上產物形貌的變化我們可以推測出它們 大概 的生長過程：反應開始時生成了許多納米顆粒，隨著時間的推移，這些納米顆粒不 斷 生長，到 8h 時已有一定長度， 10h 時 就生長 成 為分散性良好的納 米棒 ，隨后這些納米棒繼續(xù)生長，它們越靠越近，最后連接在了一起 .由此可以看出反應時間 對 產物的形貌 及其分散性 有 著比較重要 的影響， 對于納米棒的生成，其 最佳反應時間 為 10h 左右 . 如圖 10 所示， 金紅石結構是由 鈦氧 八面體 (TiO6)共頂點 且共邊組成，晶格稍有畸變 .其屬于 四方晶系， a= b=， c= ，為 AX2型化合物的典型結構 .O2作近似六方最緊密堆積， Ti4+填充其半數(shù)的八面體空隙 [23].Ti4+占據(jù)晶胞的角頂和中心， Ti與 O 分別為 6 次和 3 次配位， 鈦氧 八面體共棱聯(lián)結 成 平行于 c 軸的鏈，鏈間八面體共頂 相連 [24].另外，鈦化合物的形成依賴于溶液的酸性和配位體 .在本研究中，聯(lián)結 鈦氧 八面體 單元的配位體被認為是 TiCl3 的水解和鹽酸對配位體的 OH 還原，這抑制了共邊鍵的形成，同時加強了共角鍵 的形成 ， 從而得到了金紅石型二氧化鈦 . 一般來說，在晶體生長的過 程中，高能量的面逐漸被消除，這種選擇行為最終導致了晶體的形貌 .能量守恒定律 的計算結果顯示，金紅石型 TiO2 的（ 110）面是能量最低的晶面，而（ 111）面具有稍高于（ 110）的能量 .依據(jù)這些理論計算結果，金紅石結構（ 110）晶面是最穩(wěn)定的晶面，由于它具有 J/m2最低的表面能 .對于各向異性的晶體來說，處于共角原子的晶面的方向具有最快的生長速度而共邊的晶面具有第二快的生成速度 [27].而且，晶體的生長習慣和生長環(huán)境也是影響晶體生長的因素 .在我 們的實驗中，棒狀納米棒的生長示意圖如圖 11 所示 .棒的底面為（ 001）面，棒體四面由（ 110），（ 1 10），（ 1 1 0）和（ 11 0），尖端四面錐由（ 111）（ 1 11）（ 11 1）（ 1 1 1）圍成 .我們認為各向異性的棒狀晶體是沿著 [001] 方向生長的，各個晶面的生長速度為 R (001) R (110) R (111)，由于上述的各種因素，最終形成了末端為四面錐形的四面體納米棒 . 21 19 圖 10 鈦氧 八面體 (TiO6)與金紅石晶體結構 圖 11 金紅石二氧化鈦納米棒生長示意圖 四、 結論 我們采用水熱法在低溫下合成了 金紅石 型二氧化鈦納米棒，該納米棒為單晶體，乙醇和（ 111） （ 1 1 1） （ 1 11） （ 110） （ 001） （ 111） 21 20 鹽酸的濃度在 二氧化鈦 分散性良好的 納米 棒狀結構到 3D 微米花結構的轉換中起著重要的作用 .討論了反應時間和反應溫度對產物形貌和分散性的影響 ， 即：在 50℃ ~150℃范圍內， 反應物比例和反應時間相同的情況下，隨著反應溫度的升高，產物的分散性會越來越好， 而對于納米棒的形成，其最佳反應時間為 10h 左右，同時還 給出了其大概的生長過程 .根據(jù)實驗結果和前人的一些工作推測出其可能的生長機制，即： 金紅石 型二氧化鈦納米棒是沿著 [001]晶向生長的 . 致謝 本論文是在 老師 毛峰 教授 和黃祥平 博士 的指導下完成的 .從開始到完成，毛 峰老師 和黃祥平 老師 給予我 了 莫大的幫助 .毛老師對我的論文進行了全程指導，實驗時的人身安全也給予了極大的關心 .黃老師對我論文中的一些重要知識點給予了指導， 尤其在 實驗操作 和 文獻資料方面 .同時，我也要感謝我的同學鐘洋，張儀，陳兆和郭磊，他們在論文格式 和細節(jié)處理上 給予了一定的幫助 .在此，我十分感謝毛峰老師 ， 黃祥平老師 和我的同學 . 參考文獻 [01] 郭亞杰，王廣健，胡琳娜，蔣棟，尚德庫． 納米微粒研究發(fā)展的歷史現(xiàn)狀與趨勢 [J]． 淮北 煤 師院學報 ， 2020， 23（ 2）： 37~42. 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