無機鹽水解法制備納米粉體

無機鹽水解法制備納米粉體參考文獻：季寶允.納米TiO2的制備和摻雜及其在異構(gòu)化反應中的應用[C].江蘇：南京工業(yè)大學.2004.無機非金屬121班武宏雷主要內(nèi)容：TiO2納米TiO2的制備和表征納米TiO2的摻雜結(jié)果與討論TiO2TiO2的化學性質(zhì):光學性質(zhì)均,十分穩(wěn)定,不溶于酸和堿,無毒,價廉,納米比表面積大,表面張力大,熔點低,對紫外線的吸收能力強，主要應用于光催化半導體方面。TiO2的晶型：金紅石型銳鈦礦型二氧化鈦主要有金紅石型和銳鈦礦型兩種類。型兩種晶型結(jié)構(gòu)中，鈦離子位于六個氧離子形成的八面體中心，兩種的差別主要在于八面體的結(jié)合方式不同。納米TiO2的制備技術(shù)：粉碎式：1um以下較困難。

構(gòu)筑式：1um以下較簡單，制備超細粒子的方法。本文進行納米TiO2的合成和摻雜以及其在環(huán)氧苯乙烷異構(gòu)化反應中的應用的研究。納米TiO2的制備和表征制備TiO2的方法有很多，廣泛應用的是無機鈦鹽水解法。因為其成本低條件控制簡單后處理方便。本實驗采用能在水溶液中穩(wěn)定存在的Ti(SO4)2作原料,通過添加有機試劑進行沸騰回流水解制備納米TiO2。實驗方法：取一定量的硫酸鈦溶液和少量乙二醇單甲醚于四口燒杯中，加熱回流并劇烈攪拌，快速升溫至沸騰，恒沸一段時間至水解平衡后，慢慢滴加飽和碳酸氫銨溶液至溶液呈中性，停止加熱，冷卻，靜置一段時間，過濾并洗滌得白色沉淀。將沉淀用熱的飽和碳酸氫銨溶液將其打漿后干燥，煅燒后既得到TiO2粉末。X射線粉末衍射分析：將在500℃煅燒的TiO2粉末，用D/max-RB型X-射線衍射儀對樣品進行X射線衍射分析，觀察樣品的晶態(tài)結(jié)構(gòu)。TiO2的表征EDS能譜分析：與TiO2標準卡片對照，TiO2為銳鈦礦型，由公式計算粒徑約為11納米。樣品中雜質(zhì)含量較低。粒度分布:段燒前煅燒后比較段燒前后二氧化鈦的粒徑分布圖可以看出：煅燒后的二氧化鈦的粒徑明顯增大，但粒徑仍在100納米以下，平均粒徑為71nm。形貌分析：TEM照片制得的TiO2粉末粒徑在10nm左右，因為粒徑較小，TiO2的結(jié)晶不是很好，但近似球形。與XRD中的饅頭峰剛好吻合。TiO2的紅外表征：從圖中可以看出：3400cm附近強吸收對應O-H的伸縮振動說明500℃不能將TiO2中的水完全去除：587cm的寬帶吸收帶為Ti-O鍵的振動吸收。形成機理：液相水解法以鈦離子的水解為基礎(chǔ)，m個鈦離子經(jīng)水解轉(zhuǎn)化為m個TiO2組成的初級粒子，這幾個粒子經(jīng)團聚形成晶核，后形成的初級粒子在各個晶核上團聚。整個水解過程遵循:水解——相轉(zhuǎn)化——團聚——晶化的過程。制備TiO2的影響因素：有機添加劑乙二醇單甲醚加入量溫度和攪拌速率的影響滴加液的選擇與滴加速率的影響水和TiO2的洗滌和打漿干燥煅燒的溫度對合成TiO2的影響最佳制備條件：硫酸鈦溶液初始濃度0.1mol/L。TiO2粒徑在100nm以下，滴加飽和碳酸氫銨溶液可以使硫酸鈦溶液水解率從21.3％提高到100％;滴加速率為20滴/min;添加有機試劑乙二醇單甲醚，可以得到分散性較好的TiO2粉末，其添加量為10g/L;快速攪拌可使水合TiO2粒子的均勻;用熱的飽和碳酸氫銨溶液打漿可以防止TiO2粉末在干燥煅燒過程中的團聚。實驗方法：取一定量的硫酸鈦溶液和少量乙二醇單甲醚于四口燒瓶中加熱回流迅速攪拌，升溫至沸騰，恒沸至水解達到水解平衡時，滴加根據(jù)所制備的TiO2-SiO2粉末中TiO2與SiO2的比列而配置的硅酸鈉溶液然后洗滌，真空干燥后煅燒制得。納米二氧化鈦的摻雜（SiO2）:A點為無定型二氧化硅，B點為二氧化鈦的晶格條紋像，SiO2以TiO2為核，包覆在TiO2周圍，TiO2顆粒表面包覆一層連續(xù)的SiO2薄膜，不存在一些工業(yè)包膜產(chǎn)品中的顆粒附著現(xiàn)象。形貌分析：TEM照片粒度分布：復合粒徑在49-70nm之間，可能少量的發(fā)生了團聚，粒徑大于100nm,和純TiO2相比粒徑有了明顯降低，摻雜SO2有利于TiO2粒徑的減小。TiO2的粒徑約為7nm左右，和純的TiO2相比TiO2粒徑有所減小，說明其中摻雜的SiO2影響，白點為結(jié)晶較好的TiO2,SiO2為非結(jié)晶體,所以成云狀無定型的SiO2。電子衍射圖：結(jié)論用硫酸鈦溶液沸騰回流水解法可制得粒徑小、粒徑分布窄的納米TiO2粉體、納米TiO2-SiO2粉體。用EDS、XRD等對粉體的粒徑、粒徑分布、形貌和組成進