【正文】 . 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。C. Characterization. The titania samples were characterized by powder Xray diffraction (XRD) with Bruker D8 powder diffractometer (40 kV, 30mA) using CuKα radiation (λ= 197。 朱院長在教學(xué)及科研過程中比較嚴(yán)謹(jǐn)、嚴(yán)肅，但在與學(xué)生交流的過程中卻非常平易近人、和藹。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、購買實(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)行論文寫作的過程中遇到了不少的困難，但都在朱院長的悉心指導(dǎo)及不斷地鼓勵(lì)下克服了。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。比較發(fā)現(xiàn) ,在酸性條件下，隨著溶液 PH 值增大 ,衍射峰半高寬減小，峰強(qiáng)度增加 ，晶化特征逐漸明顯 。05010 015 020 025 030 035 040 045 0Intensity(Counts)[ z hao x unn aT O 6. ra w ] 1 2038 6 1 1 5 7 A n a t a s e T i 0 . 7 2 O 2 圖 37 溶液 PH 值為 條件下制備樣品 TO6 的 XRD 衍射圖譜 從以上圖中可以看出 ,不 同 PH 值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 ~， 500℃煅燒時(shí)的產(chǎn)物晶體結(jié)構(gòu)為純銳鈦型，制備的銳鈦礦型純度非常高。 范圍獲得 XRD 圖譜。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。附近對應(yīng)的晶面指數(shù)如圖 33 分別為（ 101）、（ 103）、（ 004）、（ 112）、（ 200）、（ 105）、（ 211）、（ 213）、（ 20（ 116）、（ 220）、（ 107）、（ 215）、（ 301）。、 176。、 176。（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。 20 30 40 50 60 702 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。 步長掃描模 式中的 10– 80176。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。 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(shí)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]。 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）。 (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 ）。待凝膠形成后 ,停止攪拌 ,在空氣中放置 、 陳化 12h 以上 。鈦酸四丁酯 15mL、無水乙醇 60mL、蒸餾水 6mL、冰乙酸 3mL 。 鈦酸四丁酯在水中極易水解生成白色沉淀 ， 實(shí)驗(yàn)通過加入冰醋酸來控制水解的速度 ， 抑制沉淀的產(chǎn)生 ， 從而得到穩(wěn)定的凝膠 。 水熱法在氧化物納米材料中的應(yīng)用前景非常廣闊。是指以水溶液為反應(yīng)體系，通過加熱、加壓等手段，使反應(yīng)物處于一個(gè)相對高壓高溫的環(huán)境里，反應(yīng)一段時(shí)間后即得到所需的氧化物納米晶。微乳液法已經(jīng)成為制備納米二氧化鈦光催化劑的一種重要方法。 微乳液法 近年來科研工作者發(fā)明了一種制備納米氧化物粉體的新方法：微乳液法。 通過控制粉體制備過程的水熱溫度、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。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。 此外，在涂料和化妝品等領(lǐng)域，納米二氧化鈦同樣具有廣闊的應(yīng)用前景。如果往各種鏡片、玻璃上面涂上二氧化鈦薄膜材料，蒸汽或雨水等附著在表面會形成均勻的水膜，因此不會影響視線，提高了能見度。目前，二氧化鈦薄膜染料敏化太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)超過了 11%，前景廣闊。 （ 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。 表 二氧化鈦主要常見晶相的晶體學(xué)數(shù)據(jù) The main crystalline parameter of TiO2 晶體結(jié)構(gòu) 晶系 空間群 晶胞參數(shù) a b c Rutile 四方 P42/mnm Anatase 四方 I41/amd Brookite 正交 Pcab 另外，金紅石型二氧化鈦的 TiO6八面體結(jié)構(gòu)對稱性最高，板鈦礦相二氧化鈦的晶胞結(jié)構(gòu)畸變嚴(yán)重，銳鈦礦相二氧化鈦晶體結(jié)構(gòu)的對稱性居于二者之間。三種晶型二氧化鈦的基本結(jié)構(gòu)單元都是 TiO6 八面體，八面體之間通過共邊或共頂點(diǎn)的方式連接形成長程有序的晶體結(jié)構(gòu)，在每個(gè)八面體中心為 Ti 原子，一個(gè) Ti 原子周圍有 6 個(gè) O 原子包圍著（如圖 所示）。納米二氧化鈦，受到國內(nèi)外科技界的高度重視，其研究和開發(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。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。 為了研究納米二氧化鈦的制備工藝條件對其晶體結(jié)構(gòu)、粒徑、顏色、表面形貌及其性能的影響，本文主要介紹了采用溶膠 凝膠法制備納米二氧化鈦。納米級 TiO2的制備方法很多，溶膠 凝膠法是其中的一種方法。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，國內(nèi)有幾家單位在研究超細(xì) TiO2的生產(chǎn)。 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