纳米BaTiO3及TiO2的制备

论文摘要

合成具有不同形貌、结构的纳米材料；寻求稳定、可靠的制备方法；开发出具有优良特性的新材料,是当前材料学、化学、物理等学科研究的热点。本论文采用改进草酸盐共沉淀法和高温能量球磨法合成纳米BaTiO3及TiO2粉体,并且针对其性能和合成机理进行了研究和探讨。改进草酸盐共沉淀法制备BaTiO3粉体,以低毒、较价廉的Ba（NO3）2和钛酸丁酯以及草酸为原料,通过控制研究溶液pH值,调节草酸络合物陈化温度和陈化时间,选择良好的分散剂等工艺条件对粉体性能的影响,最终确定了最佳的制备工艺为：pH≈3,陈化时间为4h,陈化温度为80℃,分散剂为已二醇。结合TG-DTA曲线分析草酸络合物的热分解和BaTiO3粉体的合成过程,并确定了合理的粉体锻烧温度为900℃。用X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）和激光粒度分析（LPA）、红外光谱分析仪（FTIR）等检测方法对粉体的性能进行了表征。实验结果表明：改进之后整个混合溶液随着沉淀反应的进行pH值基本不再发生变化,较方法改进之前,制得的粉体较纯且大小均匀、具有良好的分散性。用高温能量球磨炉制备纳米BaTiO3,实验过程中比较了不同的体系、原料、制备方法。结果表明：高温能量球磨法具有制备工艺简单、实验流程短、能够在低温条件下实现困难化学反应的发生等优点。用高温能量球磨法在较低温度（350℃）制备出了锐钛矿相的TiO2晶体,通过高压汞灯照射下降解次甲基蓝溶液的实验,对纳米TiO2粉体光催化活性进行研究。TiO2在2h内对次甲基蓝光降解率达到了86%。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 纳米材料简介
• 1.1.1 纳米材料的定义
• 1.1.2 特殊的结构与性能
• 1.2 纳米材料的分类
• 1.2.1 按其结构分类
• 1.2.2 按化学组份分类
• 1.2.3 按材料物性分类
• 1.2.4 按应用分类
• 1.3 纳米钛酸钡的应用及其研究现状
• 1.3.1 纳米钛酸钡粉体简介
• 1.3.2 钛酸钡粉体的生产和应用状况
• 1.3.3 钛酸钡粉体的制备研究进展
• 1.4 纳米二氧化钛
• 1.4.1 纳米半导体材料的光催化原理
• 1.4.2 二氧化钛的光催化性
• 1.5 机械力化学法及其研究现状
• 1.5.1 机械力化学概述
• 1.5.2 机械力化学的研究现状及应用前景
• 1.6 选题的意义和研究内容
• 1.6.1 纳米钛酸钡粉体的研究意义
• 1.6.2 本论文的研究内容
• 第2章 共沉淀法制备纳米钛酸钡
• 2.1 改进草酸盐共沉淀法制备钛酸钡
• 2.1.1 原料的选择
• 2.1.2 实验原理
• 2.1.3 实验药品及仪器
• 2.1.4 实验工艺流程
• 2.2 钛酸钡的性能表征与测试
• 2.2.1 粉体的合成历程分析
• 2.2.2 粉体的物相分析
• 2.2.3 粉体的微观形貌分析
• 2.2.4 粉体的粒度分析与计算
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 pH值的确定
• 2.3.2 分散剂的选择
• 2.3.3 陈化温度的影响
• 2.3.4 陈化时间的影响
• 2.3.5 煅烧温度的选择
• 2.3.6 钛酸钡物质的确定
• 2.4 实验最优方案总结
• 2.5 本章小结
• 第3章 高温能量球磨法制备纳米钛酸钡及二氧化钛
• 3.1 高温能量球磨法
• 3.1.1 机械力固相化学反应
• 3.1.2 机械力固相化学反应的过程
• 3.1.3 机械力固相化学反应的原理
• 3.2 实验药品及仪器
• 3.2.1 实验药品
• 3.2.2 实验仪器
• 3.3 高温能量球磨法制备纳米钛酸钡
• 3.3.1 反应体系不同的比较
• 3.3.2 原料不同的比较
• 3.3.3 方法不同的比较
• 3.4 高温能量球磨法制备纳米二氧化钛
• 3.4.1 主要实验药品及仪器
• 3.4.2 粉体的性能表征
• 3.4.3 实验的工艺流程
• 3.4.4 实验结果与讨论
• 3.5 本章小结
• 第4章 结论
• 参考文献
• 致谢