不同尺寸锐钛矿结构TiO_2纳米晶的高压相变研究

摘要

本文利用溶胶-凝胶法合成出5.6 nm、8.6 nm和19.4 nm三种尺寸的锐钛矿结构TiO_2纳米晶,并利用金刚石对顶砧压机结合Raman光谱技术研究了尺寸效应对其在23 GPa高压下结构相变的影响.结果发现,对于5.6 nm和8.6 nm的样品,加压到23.2 GPa和22.5 GPa的压力时没有发生结构相变,而是转变为无定型结构,卸除压力后,依然保持为无定型;而19.4 nm的样品在约11.3 GPa时逐渐转变为单斜斜锆石结构,在卸压后转变为α-PbO_2结构.相对于块材,尺寸越小,相变压力越大.基于吉布斯自由能理论,尺寸减小引起的表面能增大被认为是相变压力变大的主要原因.