三維海膽型二氧化鈦納米結(jié)構(gòu)材料的制備、表征及性能研究.pdf

1、當(dāng)前國際上，各種特殊形貌和結(jié)構(gòu)的納米粒子和納米復(fù)合材料的研究十分活躍。在一定結(jié)構(gòu)層次基礎(chǔ)上形成高于該結(jié)構(gòu)層次的復(fù)合結(jié)構(gòu)或變異結(jié)構(gòu)，并使其高功能化的研究目前正受到極大關(guān)注。若將TiO2納米陣列構(gòu)筑成為三維海膽型納米球殼材料，因其包含三維與一維的材料特性，預(yù)計在太陽能電池、生物傳感器及場發(fā)射等納米裝置方面的應(yīng)用比簡單納米陣列材料將更具特色。新型TiO2納米結(jié)構(gòu)材料由于其構(gòu)型豐富及性能特殊，具備優(yōu)良的結(jié)構(gòu)選擇性和多樣性，新型納米TiO2高級功

2、能材料的研究和開發(fā)已經(jīng)成為材料領(lǐng)域研究的核心內(nèi)容之一。
　　 與傳統(tǒng)的制各納米材料的方法相比，水熱法是一種簡單易行、條件溫和、且對環(huán)境友好的綠色合成方法。本文使用不同的鈦源，采用堿性水熱法在不同的反應(yīng)條件下制備了一系列三維分等級TiO2納米結(jié)構(gòu)，通過調(diào)控反應(yīng)時間、反應(yīng)溫度以及反應(yīng)物濃度等實(shí)驗條件，研究影響三維分等級TiO2納米結(jié)構(gòu)的尺寸、形貌、晶型和光催化性能的因素，得出制備三維海膽型分等級TiO2微球的最佳工藝條件，并對其生長

3、機(jī)理進(jìn)行探討。主要成果如下:
　　 (1)以金屬鈦粉為鈦源，在H2O2溶液的輔助下采用簡單的堿性水熱法成功地合成了三維海膽型分等級TiO2納米結(jié)構(gòu)，利用場發(fā)射掃描電子顯微鏡、高分辨透射電子顯微鏡、X射線衍射等測試手段對海膽型TiO2納米結(jié)構(gòu)的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、晶型進(jìn)行表征。結(jié)果表明，當(dāng)溫度達(dá)到150℃時，反應(yīng)1.5h后，成功合成了大小均勻的直徑約為1.6μm的三維海膽型微球，組成海膽型微球的一維納米片沿徑向均勻分散開，長度約為130n

4、m，文中對其生長機(jī)理進(jìn)行了探討。
　　 (2)以金屬鈦片為鈦源，首次在NaOH和H2O2的混合溶液中采用低溫水熱法通過煅燒和質(zhì)子交換合成了一種新奇的三維海膽型分等級TiO2納米結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)的研究了反應(yīng)時間、反應(yīng)溫度、煅燒溫度等因素對樣品尺寸、形貌和晶型的影響。探討了其生長機(jī)理，并在太陽光下對不同煅燒溫度條件下制備的三維分等級微球進(jìn)行了輔助降解水中羅丹明B（RhB）染料的實(shí)驗。結(jié)果表明，經(jīng)過450℃煅燒后得到的樣品對羅丹明B的光催化