水解水热体系中锐钛矿型TiO纳米颗粒生成机理及其分子模拟的研究

摘要

由于纳米TiO<,2>具有十分优越的物理、化学性能，因而被应用于诸多领域。锐钛矿型纳米TiO<,2>在涂料、精细化工、太阳能、光催化等领域获得了越来越广泛的应用。但是，随着社会的发展、科技的进步，目前的生产状况已经不能满足，各行各业对于材料的要求也越来越高，因此，需要人工制备数量大、纯度高的锐钛型纳米TiO<,2>，研究锐钛矿型纳米TiO<,2>粉体的生成机理具有重要意义。 本文以硫酸钛作原料，用水热法制备锐钛矿型纳米TiO<,2>。本文在前人研究的基础上，确定了反应温度、保温时间、升温速度等实验条件，采用XRD、TEM对制备的锐钛矿型纳米。TiO<,2>颗粒的晶型、相对晶化强度、平均粒径进行了表征，研究了前驱物浓度、水解体系的pH值、体系中的阴离子等因素对产物的影响，从而确定了最佳实验条件。随着前驱物浓度的升高，产物的平均粒径先降低后升高；相对晶化强度则先升高后降低；同时，前驱物浓度的升高有利于锐钛矿型TiO<,2>的生成。随着pH值的升高，产物锐钛矿型TiO<,2>的平均粒径先降低后升高；相对晶化强度先升高后降低；弱酸或中性体系(pH值为4-7)有利于锐钛矿型。TiO<,2>的生成。二价阴离子的存在有利于生成锐钛矿型TiO<,2>。 本文使用美国Hypercube Inc公司开发的分子模拟软件Hyperchem7.5进行分子结构模拟。文章对Ti-O八面体的氧桥合作用过程，络合离子基团的质子化过程，氧桥合形成聚合基团过程，锐钛矿型二氧化钛的生成过程，以及浓度对产物晶型影响，二价阴离子在多核络合物形成过程中的影响进行了模拟。文章还对分子的能量、键长等进行半经验计算；结合分子模拟，进一步揭示锐钛矿型TiO<,2>的生成机理，说明外在因素对其生成过程的影响。 本文有两点创新之处。一是改进了水解水热法制备锐钛矿型。TiO<,2>的工艺过程，用硫酸钛作原料，以碳酸钠絮沉后，用盐酸溶解作为水解水热体系。二是研究了前驱物浓度对锐钛矿型TiO<,2>产物的影响，并揭示其机理。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

第二章实验过程与数据处理

第三章锐钛矿型二氧化钛生成的机理分析

第四章锐钛矿型二氧化钛生成机理的分子模拟研究

结论

参考文献

攻读学位期间发表的与学位内容相关的学术论文

致谢

附录