Ti3O5納米線的自誘導(dǎo)制備及性能研究.pdf

1、分類號：密級：UDC：學(xué)號：415814712060南昌大學(xué)專業(yè)學(xué)位研究生學(xué)位論文Ti3O5納米線的自誘導(dǎo)制備及性能研究納米線的自誘導(dǎo)制備及性能研究SelfinducedPreparationPropertiesofTi3O5Nanowires劉嬌培養(yǎng)單位（院、系）：南昌大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院指導(dǎo)教師姓名、職稱：杜軍副教授指導(dǎo)教師姓名、職稱：黃燕飛高級工程師專業(yè)學(xué)位種類：工程碩士專業(yè)領(lǐng)域名稱：化學(xué)工程論文答辯日期：2014年12月11日

2、答辯委員會主席：評閱人：年月日摘要摘要Ti3O5具有相變可逆性、光催化性、氧敏性等一系列特性，且阻溫穩(wěn)定性好，無毒無害，屬環(huán)境友好型材料。隨著納米科技的不斷發(fā)展，Ti3O5納米材料的研究掀起了熱潮。良好的光存儲、光催化性能使其備受關(guān)注。本學(xué)位論文采用了常壓化學(xué)氣相沉積法，對Ti3O5納米線的自誘導(dǎo)制備工藝及其光催化性能進行了研究。實驗分別考察溫度、時間、O2流量等條件對Ti3O5納米線晶型、晶相生長及光催化性能方面的影響。并研究了降溫過

3、程中納米線的生長狀況。研究表明：（1）采用自誘導(dǎo)氧化法在Ti5Si3粉末上成功地制備了單斜晶系的Ti3O5納米線。當溫度800oC，反應(yīng)時間90min，O2流量為20sccm時，有大量表面光滑直立的納米線生成。納米線長約500nm，直徑約2040nm。自誘導(dǎo)的生長機制是：在Ti5Si3表面TiO成核后形成的原空位成為誘因，促使Ti3O5結(jié)晶形成，隨著O2的不斷補充，Ti3O5納米線由頂端向下生長。反應(yīng)過程經(jīng)熱力學(xué)分析，吉布斯自由能小，反

4、應(yīng)可行。（2）Ti3O5納米線的生長受反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間和O2流量的影響。隨著反應(yīng)溫度的增加，Ti3O5晶相生長速率逐步升高，而成核速率會先升高后降低，最佳的生長溫度為800oC；反應(yīng)時間過短則氧化反應(yīng)的進行不足，過長會因Ti元素的消耗而無法促進納米線的生長，最佳的生長時間約為90min；O2流量是Ti3O5納米線制備過程的重要影響因素之一。流量較小不利于反應(yīng)；流量過大，則納米線的各向異性縮小，納米線會聚集成團，難以辨認，最佳的O2流量

5、約為20sccm。（3）在降溫過程中設(shè)置再恒溫段，因為溫度較低、反應(yīng)物不足等原因，這個階段納米線的生長速度較慢。新長出的線直徑較小，約為1520nm，使得整個納米線呈現(xiàn)頂端粗底端細的形貌特征。（4）Ti3O5納米線半徑小、比表面積很大，不僅降低了電子空穴對的復(fù)合幾率，還易于被被降解物質(zhì)吸附，提高了Ti3O5的光催化活性。在最佳工藝條件下制備的納米線的光催化性能最佳，當降解時間為180min時，Ti3O5納米線對亞甲基藍的降解率達到62%