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(guó)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(jì)在太陽(yáng)能電池、生物傳感器及場(chǎng)發(fā)射等納米裝置方面的應(yīng)用比簡(jiǎn)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(jí)功

2、能材料的研究和開(kāi)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(jiǎn)單易行、條件溫和、且對(duì)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(jí)TiO2納米結(jié)構(gòu)，通過(guò)調(diào)控反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度以及反應(yīng)物濃度等實(shí)驗(yàn)條件，研究影響三維分等級(jí)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(jí)TiO2微球的最佳工藝條件，并對(duì)其生長(zhǎng)

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(jiǎn)單的堿性水熱法成功地合成了三維海膽型分等級(jí)TiO2納米結(jié)構(gòu)，利用場(chǎng)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(cè)試手段對(duì)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(shí)，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(kāi)，長(zhǎng)度約為130n

4、m，文中對(duì)其生長(zhǎng)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(guò)煅燒和質(zhì)子交換合成了一種新奇的三維海膽型分等級(jí)TiO2納米結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)的研究了反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度、煅燒溫度等因素對(duì)樣品尺寸、形貌和晶型的影響。探討了其生長(zhǎng)機(jī)理，并在太陽(yáng)光下對(duì)不同煅燒溫度條件下制備的三維分等級(jí)微球進(jìn)行了輔助降解水中羅丹明B（RhB）染料的實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)450℃煅燒后得到的樣品對(duì)羅丹明B的光催化