纳米二氧化钛粉体的多晶型制备及形成机理

摘要

本文分别以四氯化钛、硫酸钛和钛酸丁酯为前驱物,研究了水热条件下二氧化钛微晶粉体的结晶晶型、晶粒形貌和晶粒度.采用XRD和TEM等分析手段分别对产物的晶相和晶粒形貌进行表征.实验结果表明:对于200°C水热反应,以四氯化钛为前驱物,通过加入氢氧化钠调节反应介质酸碱度,当溶液pH值小于1时,有利于形成金红石型粉体;当溶液pH值大于3并小于7时,有利于形成锐钛矿型粉体;当溶液ph值大于7时,有利于形成板钛矿型粉体.以硫酸钛为前驱物,通过控制胶体制备工艺及反应温度,制备得到锐钛矿型和板钛矿型粉体.金红石型粉体呈长条柱状,锐钛矿呈菱形或双锥状,板钛矿呈板块状.经过较为系统的实验研究,获得了金红石、锐钛矿、板钛矿三种晶相的粉体,并可通过控制前驱物的种类及酸碱度和水热反应条件随意地制备出以上三种晶相中的单晶相粉体.从结晶学出发,解释了二氧化钛纳米粉体的结晶形貌,并从晶体生长过程及生长机理的角度讨论了二氧化钛同质变体的形成机理.