竹炭模板合成TiO2及SiO2微米线和纳米线

论文摘要

利用天然竹材炭化后的竹炭为模板,无水乙醇为溶剂,分别以钛酸异丙酯为钛源,正硅酸乙酯为硅源,结合溶胶～凝胶法合成了金红石型TiO2及方石英型SiO2的微米线和纳米线。研究了不同热处理温度、不同热处理时间及不同模板粒度对于TiO2和SiO2纳米线的形貌和晶相结构的影响。采用XRD、TEM、HRTEM、SEM、EDX、XPS等分析技术对竹炭的孔道形貌及样品的化学结构、颗粒形貌、晶相组成、元素组成等性能进行了表征。 通过对竹炭天然孔道结构的SEM观察发现,竹炭微孔的孔道直通且数量丰富。同时,XRD图结果表明,竹炭为高纯的无定型碳,易于脱除,说明选择竹炭作为限域反应的模板是可行的。 以20～40目竹炭颗粒为模板,以溶胶～凝胶法对模板进行填充,在Ar气气氛中1200℃热处理2h并于700℃脱除模板5h后,成功地合成出直径均一在1～2μm之间,长达250μm以上,高度有序排列的TiO2微米线组和大量直径在30～50nm,长达数百纳米的TiO2纳米线。纳米线形貌和物相组成对热处理温度和时间有一定依赖性,热处理温度在800℃以下时,样品为金红石型与锐钛型二氧化钛的混合晶相的纳米颗粒;升高热处理后,样品发生由锐钛型向金红石型的转变,且长径比增大;1000℃以上热处理,样品直径变化不明显,径向生长呈棒状;

论文目录

• 第一章 文献综述及选题
• 1.1 一维纳米材料的研究现状
• 1.1.1 一维纳米材料的简介
• 1.1.2 纳米线的制备方法和机理
• 1.1.2.1 纳米线的气相生长
• 1.1.2.2 纳米线的液相生长
• 1.1.2.3 纳米线的控制生长
• 1.1.3 纳米线的表征手段
• 1.2 二氧化钛、二氧化硅纳米线的合成
• 1.2.1 二氧化钛纳米线的合成
• 1.2.1.1 二氧化钛的简介
• 1.2.1.2 二氧化钛纳米线的合成方法
• 1.2.2 二氧化硅纳米线的合成
• 1.2.2.1 二氧化硅的简介
• 1.2.2.2 二氧化硅纳米线的合成方法
• 1.2.3 竹炭的简介
• 1.3 课题的选择和目的
• 1.3.1 本课题的选题依据
• 1.3.2 本课题的选题目的
• 1.3.3 本课题的选题意义
• 1.3.4 本课题的研究方案
• 1.3.5 本研究项目的基金来源
• 参考文献
• 第二章 实验部分
• 2.1 实验试剂与设备
• 2.1.1 实验试剂
• 2.1.2 实验仪器及设备
• 2.2 样品制备
• 2.2.1 竹炭模板合成线性超细二氧化钛
• 2.2.2 竹炭模板合成线性超细二氧化硅
• 2.3 研究方法
• 2.3.1 结构分析
• 2.3.2 形貌观察
• 2.3.3 能谱分析
• 第三章 竹炭模板的微观结构
• 3.1 竹炭的微观结构和脱除
• 3.1.1 SEM表征
• 3.1.2 XRD分析
• 3.1.3 竹炭的脱除
• 3.2 本章小结
• 参考文献
• 第四章 竹炭模板合成线性超细二氧化钛
• 2的形貌与晶体结构'>4.1 线性超细 TiO₂的形貌与晶体结构
• 4.1.1 SEM表征
• 4.1.2 TEM及SAED分析
• 4.1.3 XRD分析
• 4.1.4 XPS表征
• 4.2 反应过程的分析
• 4.2.1 不同反应阶段产物的物相组成
• 4.2.2 模板填充情况
• 4.3 本章小结
• 参考文献
• 第五章 竹炭模板合成线性超细二氧化硅
• 2的形貌与晶体结构'>5.1 线性超细SiO₂的形貌与晶体结构
• 5.1.1 SEM表征
• 5.1.2 TEM表征
• 5.1.3 XPS表征
• 5.1.4 XRD表征
• 5.2 本章小结
• 参考文献
• 第六章 论文总结
• 硕士期间发表论文
• 致谢