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【6h】

简易沉淀方法合成二氧化钛纳米粉末

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Chapter 1 Introduction

1.1 Applications of TiO2

1.1.1 Pigment materials

1.1.2 Solar cells

1.1.3 Photocatalysts

1.1.4 Gas sensors

1.2 Characters of TiO2

1.3 Synthesis of TiO2 nano-sized powders

1.3.1 Sulfate process and chloride process

1.3.2 Sol-gel method

1.3.3 Hydrothermal crystallization

1.4 Aim of this research

1.4.1 Synthesis of ultrafine TiO2 nano-sized powders by precipitating methods

1.4.2 Phase transformation

1.5 The contents of this thesis

Chapter 2 Experimental

2.1 Fabrication of TiO2 nano-sized powders

2.1.1 Preparing the stock solution

2.1.2 Synthesis of ultrafine crystalline TiO2 nano-sized powders

2.2 Phase transformation to rutile

2.3 Measurement devices

2.3.1 PH meter

2.3.2 FT- Infrared (FT-IR) Spectrophotometer

2.3.3 X-ray diffractometer (XRD)

2.3.4 Differential scanning calorimeter (DSC)

2.3.5 Transmission electronic microscopic (TEM) system

Chapter 3 Synthesis of TiO2 Nano-Sized Powders

3.1 Hydrolysis in aqueous titanium tetrachloride (TiCl4) solution

3.1.1 Literature review of hydrolysis in aqueous TiCl4 solution

3.1.2 Thermodynamics

3.1.3 FT-IR spectra

3.2 Influence of pH value of reaction solutions on the phase of TiO2 products

3.2.1 Thermodynamic analysis

3.2.2 XRD

3.2.3 FT-IR

3.2.4 DSC

3.3 Influence of drying temperature on the particle size

3.4 The influence of temperature on the phase of TiO2 products

3.4.1 Theory of homogenous nucleation

3.4.2 Calculation of the critical morlar

3.5 Influence of pH value on the phase of TiO2 products

3.6 Influence of pH and concentration on the particle size

3.7 Summary

Chapter 4 Anatase-rutile Phase Transformation

4.1 Brief literature review of anatase-brookite-rutile phase transformation

4.2 Influence of calcination temperature and time on anatase-rutile phase transformation

4.3 Unknown phase in the calcination products

4.4 Summary

Conclusions(in Chinese)

References

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

Acknowledgement

致谢

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摘要

本文通过控制四氯化钛水溶液的pH值和钛的浓度,用简单的沉淀方法得到了超细的二氧化钛纳米粉末。通过加入6M氢氧化钠水溶液得到的pH值为0.1的0.8M四氯化钛水溶液,在室温下经沉淀得到了平均晶粒尺寸为3.7纳米的纯净的金红石;通过加入2M氢氧化钠水溶液得到的pH值为2的0.2M四氯化钛水溶液,在室温下经沉淀得到了平均晶粒尺寸为3.8纳米的纯净的锐钛矿。晶粒尺寸由XRD结果估算出。二氧化钛粉末的形成可被认为是形核和长大两个过程。所以,较高的钛的浓度导致较小的晶粒尺寸,因为它导致较高的形核率。以前的研究者仅注意到表面能和体积自由能对相的形成的影响,而没有注意到由于不同的晶体结构导致的不同密度对其的影响。在较低的温度下形成高温稳定相金红石的机理可在考虑密度的影响下用热力学计算得出。

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