水热法制备过程中TiO2纳米纤维成形机理研究

doi:10.3724/SP.J.1077.2008.01075

无机材料学报

水热法制备过程中TiO₂纳米纤维成形机理研究

周艺^1,2, 游洋3, 张世英², 万隆³, 许第发², 匡加才¹

1. 长沙理工大学化学与环境工程学院, 长沙 410076; 2. 长沙学院生物工程与环境科学系, 长沙 410003; 3. 湖南大学材料科学与工程学院, 长沙 410082

收稿日期:2007-11-20 修回日期:2008-05-18 出版日期:2008-09-20 网络出版日期:2008-09-20

Forming Mechanism of TiO₂ Nanofibres Prepared by Hydrothermal Method

ZHOU Yi^1,2, YOU Yang³, ZHANG Shi-Ying², WAN Long³, XU Di-Fa², KUANG Jia-Cai¹

1. College of Chemistry and Environment Engineering, Changsha University of Science and Technology, Changsha 410076, China; 2. Department of Biological and Environmental Science, Changsha University, Changsha 410003, China 3. College of Material Science and Engineering, Hunan University, Changsha 410082, China

Received:2007-11-20 Revised:2008-05-18 Published:2008-09-20 Online:2008-09-20

摘要/Abstract

摘要： 采用水热法制备出φ20～30nm, 长度达微米级的TiO2纳米纤维, 以XRD、TEM、IR等手段对不同工艺条件下获得的产物晶型结构、微观形貌以及化学组成进行了表征, 对TiO₂纳米纤维成形机理进行探讨, 并就洗涤过程中pH值对纤维结构的影响进行分析. 结果表明, TiO₂纳米纤维的形成机理可能是锐钛矿型TiO₂纳米颗粒在强碱作用下生成K₂Ti₆O₁₃颗粒, 小颗粒沿一定晶轴生长, 遵循溶解-生长机理, 逐渐长成纳米纤维. 清洗溶液的pH值对产物的成分和结构有较大影响, 通过控制清洗溶液的pH值和热处理温度, 可以获得组成分别为K₂Ti₆O₁₃、H₂Ti₃O₇和TiO₂的纳米纤维. 在pH=7、80℃烘干条件下得到的主要是H₂Ti₃O₇纳米纤维, 400℃煅烧后转变为TiO₂纳米纤维.

关键词: 水热法, TiO₂, 机理, 纳米纤维

Abstract: The TiO₂ nanofibres with the diameter of φ20-30nm and the length of micron-dimension were successfully synthesized by hydrothermal method. Their crystalline structure, morphology and chemical composition were characterized by the transmission electron microscope (TEM), X-ray diffraction patterns (XRD), infrared spectrum (IR), etc. The forming mechanism of the TiO₂
nanofibres and the effects of pH value in the process of washing on the nanofibres structure were investigated and analyzed, respectively. The results indicate that the forming mechanism of the TiO₂ nanofibres can be described as following: K₂Ti₆O₁₃ nanoparticles are initially formed in alkaline solution using anatase nanoparticles as raw materials, and then gradually
grown to nanofibres along a certain crystalline axis obeyed the dissolution-growth mechanism. The pH value of washing solution has a significant influence on the structure and composition of the products. The nanofibres of K₂Ti₆O₁₃, H₂Ti₃O₇ and TiO₂ can be obtained by the controlling of the pH value of washing solutions and heat-treatment temperature. The products, washed in solution with pH=7 and dried at 80℃, form the nanofibres of H₂Ti₃O₇, which is subsequently calcined to form TiO₂ nanofibres at 400℃.

Key words: hydrothermal method, titanium dioxide, mechanism, nanofibres

中图分类号:

O643

周艺,游洋3,张世英,万隆,许第发,匡加才. 水热法制备过程中TiO₂纳米纤维成形机理研究[J]. 无机材料学报, DOI: 10.3724/SP.J.1077.2008.01075.

ZHOU Yi,YOU Yang,ZHANG Shi-Ying,WAN Long,XU Di-Fa,KUANG Jia-Cai. Forming Mechanism of TiO₂ Nanofibres Prepared by Hydrothermal Method[J]. Journal of Inorganic Materials, DOI: 10.3724/SP.J.1077.2008.01075.

参考文献

[1] Linsebigler A, Lu G, Yates T, et al. Chem. Rev., 1995, 95 (3): 735-758.
[2] Gratzel M. Nature, 2001, 414: 338-344.
[3] 宋哲, 高濂, 李强(SONG Zhe, et al). 无机材料学报(Journal of Inorganic Materials), 1997, 12 (3): 445-449.
[4] Liu S M, Gan L M, Liu L H, et al. Chem. Mater., 2002, 14 (3): 1391-1397.
[5] 张青红, 高濂, 郑珊, 等. 化学学报, 2002, 60 (8): 1439-1444.
[6] 王保玉, 张景会, 刘湛. 精细化工, 2003, 20 (6): 333-336.
[7] Bjoerk M T, Ohisson B J, Sass T, et al. Appl. Phys. Lett., 2002, 80 (6): 1058-1060.
[8] Idakiev V, Yuan Z Y, Tabakova T, et al. Applied Catalysis A: 2005, 281: 149-155.
[9] 张世英, 周武艺, 周艺, 等. 硅酸盐学报, 2006, 34 (1): 55-59.
[10] Wu Yu, Liu Hongmei, Xu Boqing. Appl. Organometal. Chem., 2007, 21: 146-149.
[11] Zhang S, Peng L M, Chen Q, et al. Phys. Rev. Lett., 2003, 91: 1-4.
[12] Bian Chaoqing, Yu Yijun, Xue Gi. Journal of Applied Polymer Science, 2007, 104: 21-26.
[13] Wei Mingdeng, Konishi Yoshinari, Zhou Haoshen, et al. Chemical Physics Letters, 2004, 400: 231-234.
[14] Dmitry V Bavykin, Jens M Friedrich, Frank C Walsh. Adv. Mater., 2006, 18 (21): 2807-2824.
[15] 许云波, 延卫, 刘湘鄂, 等. 西安交通大学学报, 2005, 39 (7): 693-696.
[16] Liu Suqin, Huang Kelong. Solar Energy Materials & Solar Cells, 2005, 85: 125-131.
[17] 肖凡平, 张世英, 陈振华, 等. 硅酸盐通报, 2007, 26 (2): 287-290.
[18] Wang Baoxiang, Shi Yong, Xue Dongfeng. Journal of Solid State Chemistry, 2007, 180: 1028-1037.
[19] Yuan Zhongyong, Su Baolian. Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects, 2004, 241: 173-183.
[20] Wang Zhonglin. Nanowires and Nanobelts-Materials, Properties and Devices, VolⅡ: Nanowires and Nanobelts of Functional Materials.VersionⅠ, BeiJing:Tsinghua University Press, 2004. 157-171.

水热法制备过程中TiO₂纳米纤维成形机理研究

Forming Mechanism of TiO₂ Nanofibres Prepared by Hydrothermal Method

PDF (PC)

可视化

被引次数

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	范栋, 钟鑫, 王亚文, 张振忠, 牛亚然, 李其连, 张乐, 郑学斌. 富铝CMAS对稀土硅酸盐环境障涂层的腐蚀行为与机制研究[J]. 无机材料学报, 2023, 38(5): 544-552.
[2]	罗淑文, 马名生, 刘峰, 刘志甫. Ca-B-Si体系LTCC材料腐蚀行为及腐蚀机理[J]. 无机材料学报, 2023, 38(5): 553-560.
[3]	姚仪帅, 郭瑞华, 安胜利, 张捷宇, 周国治, 张国芳, 黄雅荣, 潘高飞. 原位负载Pt-Co高指数晶面催化剂的制备及其电催化性能[J]. 无机材料学报, 2023, 38(1): 71-78.
[4]	张叶, 姚冬旭, 左开慧, 夏咏锋, 尹金伟, 曾宇平. 原位引入BN-SiC燃烧合成Si₃N₄-BN-SiC复合材料[J]. 无机材料学报, 2022, 37(5): 574-578.
[5]	安琳, 吴淏, 韩鑫, 李耀刚, 王宏志, 张青红. 非贵金属Co_5.47N/N-rGO助催化剂增强TiO₂光催化制氢性能[J]. 无机材料学报, 2022, 37(5): 534-540.
[6]	吕庆洋, 张玉亭, 顾学红. 超声辅助溶胶-凝胶法制备中空纤维TiO₂超滤膜[J]. 无机材料学报, 2022, 37(10): 1051-1057.
[7]	张弦, 张策, 姜文君, 冯德强, 姚伟. 四元BiMnVO₅的合成、电子结构与可见光催化性能研究[J]. 无机材料学报, 2022, 37(1): 58-64.
[8]	高娃, 熊宇杰, 吴聪萍, 周勇, 邹志刚. 基于超薄纳米结构的光催化二氧化碳选择性转化[J]. 无机材料学报, 2022, 37(1): 3-14.
[9]	储宇星, 刘海瑞, 闫爽. SnO₂/NiO复合半导体纳米纤维的制备及气敏性能研究[J]. 无机材料学报, 2021, 36(9): 950-958.
[10]	李婷婷, 张志明, 韩正波. 基于静电纺丝技术的聚合物基MOFs纳米纤维膜的研究进展[J]. 无机材料学报, 2021, 36(6): 592-600.
[11]	郑燕宁, 季军荣, 梁雪玲, 赖正杰, 陈启帆, 廖丹葵. 氮掺杂中空碳球氧化物模拟酶性能研究[J]. 无机材料学报, 2021, 36(5): 527-534.
[12]	肖翔, 郭少柯, 丁成, 张志洁, 黄海瑞, 徐家跃. CsPbBr₃@TiO₂核壳结构纳米复合材料用作水稳高效可见光催化剂[J]. 无机材料学报, 2021, 36(5): 507-512.
[13]	席文, 李海波. TiO₂/Ti₃C₂T_x复合材料的制备及其杂化电容脱盐特性的研究[J]. 无机材料学报, 2021, 36(3): 283-291.
[14]	张亚晨, 孟佳, 蔡坤, 盛晓晨, 乐军, 宋力昕. 基于声发射技术的Si-Cr-Ti高温抗氧化涂层弯曲失效机理研究[J]. 无机材料学报, 2021, 36(11): 1185-1192.
[15]	刘彩, 刘芳, 黄方, 王晓娟. 海藻基CDs-Cu-TiO₂复合材料的制备及其光催化性能[J]. 无机材料学报, 2021, 36(11): 1154-1162.