本文關(guān)鍵詞：銳鈦礦型二氧化鈦納米材料的制備、表征及應(yīng)用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《吉林大學(xué)》 2015年

銳鈦礦型二氧化鈦納米材料的制備、表征及應(yīng)用

趙然  

【摘要】：隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，世界人口的急劇增加，“能源”逐漸成為各個(gè)國家實(shí)力的象征和競爭的焦點(diǎn)。能源的過度開發(fā)和使用在給社會(huì)帶來繁榮和文明的同時(shí)，也對人類的社會(huì)安定和生存環(huán)境產(chǎn)生了巨大的影響。尋求低成本﹑高效率﹑安全無污染的新能源和新材料成為可持續(xù)發(fā)展的唯一出路。二氧化鈦納米材料因具有安全系數(shù)高﹑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定﹑無毒﹑廉價(jià)等特點(diǎn)，不僅可作為新型儲(chǔ)能設(shè)備-鋰離子電池的電極材料，同時(shí)還可作為光催化劑降解有機(jī)污染物，緩解環(huán)境危機(jī)，具有解決能源危機(jī)和緩解環(huán)境污染的雙重意義。 二氧化鈦納米材料作為鋰離子電池負(fù)極材料時(shí)，其理論比容量相對較低，僅為168mAh g-1；作為光催化劑，又具有帶隙較寬﹑吸收光閾值高的缺點(diǎn)；且納米二氧化鈦制備工藝繁瑣耗時(shí)，易于產(chǎn)生團(tuán)聚，不適于商業(yè)化生產(chǎn)。本文針對以上缺點(diǎn)，對溶膠陳化成凝膠再水熱的工藝進(jìn)行改善，即將溶膠部分水解后直接溶劑熱處理，制備出粒徑分布均勻﹑分散性較好的銳鈦礦型二氧化鈦，并研究其光催化和電化學(xué)性能。 本文主要的研究內(nèi)容及結(jié)果如下： （1）以鈦酸四丁酯為前驅(qū)體﹑無水乙醇為溶劑﹑硝酸為抑制劑，采用溶膠凝膠結(jié)合水熱法制備納米級二氧化鈦材料。并在此工藝基礎(chǔ)上，，添加陰離子型表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)，采用溶膠部分水解后直接溶劑熱處理的方法制備出納米TiO2材料。設(shè)計(jì)正交實(shí)驗(yàn)，利用X射線衍射分析對樣品的晶型、晶粒大小進(jìn)行確定，采用TEM和SEM對樣品的形貌、尺寸和分散性進(jìn)行觀察。實(shí)驗(yàn)表明：當(dāng)n(Ti(OR)4):n(C2H5OH):n(H+):n(H2O)=1:15:0.35:4，十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)相對于鈦酸四丁酯的質(zhì)量比為1:30時(shí)，將原料150℃恒溫反應(yīng)6天，并450℃煅燒4h后，制備的二氧化鈦納米材料為純相銳鈦礦，粒徑尺寸在20nm以下且分散性較好。 （2）通過對甲基橙進(jìn)行光催化降解，研究兩種合成工藝及表面活性劑的存在對樣品光催化性能的影響。實(shí)驗(yàn)表明，表面活性劑(SDBS)參與下的溶膠結(jié)合溶劑熱法制備的二氧化鈦具有較好的光催化性能，在光催化降解甲基橙60min后，降解率達(dá)到99.5%。并研究溶劑熱法中不同工藝參數(shù)對二氧化鈦光催化性能的影響。 （3）在最佳合成工藝條件下對比研究兩種制備工藝及表面活性劑(SDBS)對納米二氧化鈦電化學(xué)性能的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，溶劑熱法制備的二氧化鈦具有更好的循環(huán)穩(wěn)定性，在0.2C下，首次充電比容量為190.4mAh g-1，循環(huán)100圈后，其比容量幾乎無衰減，且表面活性劑的存在有助于提高樣品的比容量。并進(jìn)一步分析溶劑熱中，反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間對二氧化鈦電化學(xué)性能的影響。研究表明，反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間會(huì)影響材料粒徑的大小、形狀的規(guī)整性及分散性，從而會(huì)對其電化學(xué)性能產(chǎn)生影響。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB383.1;O614.411
【目錄】：

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9 杜偉杰;納米材料的制備及其在生物傳感和檢測中的應(yīng)用[D];華東師范大學(xué);2010年

10 宋雪原;納米材料在靶向藥物傳輸及生物分子檢測上的應(yīng)用[D];青島科技大學(xué);2010年

  本文關(guān)鍵詞：銳鈦礦型二氧化鈦納米材料的制備、表征及應(yīng)用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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