【正文】 晶體結構的影響 按照試驗工藝步驟， 水浴 反應溫度為 50℃ ， 水浴加熱時間為 1h，煅燒溫度為 500℃ ，煅燒 時間 為 4h，控制變量 為 溶液 PH 值 ，在不同 溶液 PH值 、 、 下制得樣品 對應 如下： TO TO TO6。 說明隨煅燒溫度的升高 ,晶體發(fā)育趨于完好 ,結晶度提高。） 但比較發(fā)現(xiàn) ,隨著煅燒升高 ,衍射峰半高寬減小，峰強度增加，晶化特征逐漸明顯 。、176。、 176。、 176。、 176。、 176。、 176。從圖 34 可以看出 ,不同不同煅燒溫度條件下制備的微粉試樣的衍射峰 2θ的位置和和數(shù)量基本相同。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） 。 為了研究溫度對產(chǎn)物的結晶度的影響將不同溫度下制備的產(chǎn)物 XRD 衍射 圖譜疊加在一起進行對比，如圖 44。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。 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。 范圍獲得 XRD 圖譜。用 德國布魯克 D8 系列 X 射線（粉末）衍射儀 ， 用一步為 176。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。這些信息與樣品表面的幾何形狀以及化學成分等有很大的關系。 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)的化學成分。 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。 X射線衍射儀 (XRD)是利用不同構象和晶型的粉末固體對 X射線有其特殊的衍射方向和強度，得到特征衍射譜。通過衍射方法測定晶體的結構，能夠詳細了解晶體的對稱性、晶體內(nèi)部三維空間中原子排布情況、晶體中分子的結構式、立體構型、鍵長、鍵角等數(shù)據(jù) [7]。 (7) 取少量的白色粉末狀樣品，放 于 透射電子顯微鏡下進 行檢測（目的在于觀察粉體顆粒的形貌）。 (4)在 80℃ 的恒溫條件下對凝膠進行干燥 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 的升溫速度進行升溫， 將 溫度升 至 預定溫度， 并保溫 4h， 然后在爐內(nèi)自然冷卻 ,得到白色粉末狀樣品 。在空氣中陳化得到凝膠 。 (3)在快速攪拌下 ,將溶液 Ａ 以每分鐘 12 滴的滴速滴到溶液 Ｂ 中得到均勻透明溶液。 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)將無水乙醇按總體積分成兩部分 ,室溫下 ,用 移液管將 1/3 的無水乙醇與 蒸餾水及 濃鹽酸 充分混合配成溶液 A。 第三章 實驗準備 試驗原料 采用 溶膠 凝膠法制備 納米二氧化鈦 粉體 ，實驗過程中用到的試劑如下表： 表 31 試驗原料名稱與級別及其生產(chǎn)商 試劑名稱 化學式 分子量 級別 生產(chǎn)廠家 鈦酸四丁酯 C16H36O4Ti CP 上海山浦化工有限公司 無水乙醇 CH3CH2OH AR 上海子欽化工有限公司 冰醋酸 CH3COOH AR 江蘇強盛功能化學股份有限公司 濃鹽酸 HCL AR 上海浦河精細化學品有限公司 蒸餾水 H2O 18 二次蒸餾水 自制 試驗設備和檢測儀器 試驗過程中用到的主要試驗設備和檢測儀器如下表： 表 32 試驗設備 和檢測儀器 名稱及其生產(chǎn) 廠家 設備名稱 生產(chǎn) 廠家 電子天平 北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司 SZ93自動雙重純水蒸餾器 江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司 HJ6A型數(shù)顯恒溫多頭磁力攪拌器 江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司 JB5定時雙向數(shù)顯恒溫磁力攪拌器 金壇市科析儀器有限公司 電熱鼓風干燥箱 上海?，斣囼炘O備有限公司 DZX3（ 6020B）型真空干燥箱 上海?，斣囼炘O備有限公司 KSX2節(jié)能式快速升溫爐 湘潭湘儀儀器有限公司 KBH6Q氣氛箱式爐 南京南大儀器廠 S4800型高分辨場發(fā)射掃描電鏡 德國布魯克 D8系列 X射線（粉末）衍射儀 試驗工藝過程 納米二氧化鈦的制備方法 本 實驗采用溶膠 凝膠法制備 TiO2粉體 ,初步制定各主要原料用量比約為是V(鈦酸四丁酯 ):V(無水乙醇 ):V(蒸餾水 ):V(冰乙酸 )=1:4::。 其中鈦酸四丁酯水解、縮聚主要反應如下： 水解： Ti(OC4H9)4+4H2O→ Ti(OH)4+4C4H9OH (1) 縮聚： Ti(OH)4 +Ti(OC4H9)4→ TiO2+ 4C4H9OH (2) Ti(OH)4+Ti(OH)4 → 2TiO2+4H2O (3) 總反應是： Ti(OC4H9)4+2H2O→ TiO2+2C4H9OH (4) 其中 冰醋酸與鈦酸四丁酯發(fā)生的螯合反應 如下 : Ti(OC4H9)4 + n(CH3COOH)→ (CH3COO)nTi(OC4H9)4 n + nC4H9OH 其中 CH3COO在反應中起到配位體的作用。 表 21 納米微粒的表征方法 表征的方法 表征的內(nèi)容 TEM（透射電鏡） 微粒的形狀、平均粒徑、粒徑分布，測得到的是顆粒度 BET吸附法 比表面積、孔容、孔徑 XRD（ X射線衍射法）謝樂公式 晶體結構，測得到的是晶粒度及物相 差熱分析儀、熱重分析儀 晶型轉變溫度及表面吸附物的脫附與分解機理 X射線熒光光譜儀 化學成分 XPS（ X射線光電子能譜法） 表面組成 本實驗以鈦酸四丁酯為前驅物 , 無水乙醇為溶劑 ， 冰醋酸為螯合劑 (又稱 抑制劑 )， 濃鹽酸 為催化劑 ，采用溶膠 凝膠法制備納米二氧化鈦 。 沉淀法 采用沉淀法制備納米二氧化鈦粉體的工藝一般主要包括以下幾個步驟： 第一步：水解，將含有鈦離子的醇鹽或無機鈦鹽加入到溶劑中發(fā)生水解；第二步：生成沉淀，通過加熱、加入沉淀劑等手段促使水解產(chǎn)物生成含有鈦的前驅體沉淀；第三步：洗滌，通常反應中會引入大量的雜質離子，需多次洗滌予以除去；第四步：熱處理，將洗滌好的產(chǎn)物進行干燥、煅燒即得到所需的產(chǎn)品。若反應體系由其它溶劑如醇 /水混合溶劑組成，其它條件不變，也叫溶劑熱法。此方法中，反應通常在特制的密閉反應容器（聚四氟乙烯內(nèi)襯、不銹鋼反應釜）中進行。 水熱法 水熱法又稱熱液法，屬于液相化學法。因為反應物周圍的溶劑可以作為一種良好的介質促進反應的進行，因此利用微乳液法制備納米氧化物粉體的優(yōu)點是顯而易見的，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體的同時對其進行改性，也可以抑制粉體顆粒的聚集。 1982 年， Bouton 等首次采用微乳液法制得納米金屬粉體；此后科研工作者們紛紛效仿并加以改進應用到納米氧化物粉體的制備，到目前為止，有文獻報道過的利用微乳液法制得的氧化物納米粉體主要有鐵的氧化物（ Fe2O Fe3O4）、氧化錫（ SnO2）、氧化鎳（ NiO）、氧化硅（ SiO2）、氧化亞銅 (Cu2O)、氧化鈰 (CeO2)、氧化鋁（ Al2O3）等。微乳液是指一種 液體混合物，具有熱力學穩(wěn)定性、互不相溶、宏觀均勻但微觀不均勻的特點。溶膠 凝膠法制備納米粉體因為產(chǎn)品的純度較高、均勻、合成溫度低、設備簡單等優(yōu)點，應用較廣，缺點是通常采用的鈦醇鹽價格較高、后期熱處理過程中因凝膠成粉體積收縮劇烈易引起團聚現(xiàn)象的發(fā)生。 溶膠 凝膠法 將含有鈦的醇鹽或無機物加入到水或醇的溶劑中，先發(fā)生水解或醇解成為溶膠，然后脫水縮聚形 成鈦的前驅體凝膠（通常在抑制劑的協(xié)同作用下），最后經(jīng)過適宜溫度熱處理即成為所需的納米二氧化鈦粉體。 并結合納米二氧化鈦樣品、 X 射線衍射和 掃描電鏡表征的結果 ,找出制備二氧化鈦的最優(yōu)配比和最佳條件 。 本課題主要的研究目的是探索采用的制備工藝及條件對所制備的納米二氧化鈦的形貌，粒徑、性能等的影響。 由于納米二氧化鈦 具有很強的吸收紫外線能力、奇特的顏色效應、較好的熱穩(wěn)定性、化學穩(wěn)定性和優(yōu)良的光學、電