纳米TiO2的形态控制及合成机制研究

论文摘要

本论文采用“软模板法”，利用在线形成的油酸胺盐（C17H33COONH（CH3）3）棒状反胶束作为模板剂及结构导向剂，Ti（OBu）4为反应前驱体，利用在线形成的棒状反胶束为反应模板，同时控制各种反应条件在过量的油酸中成功制备了结构稳定的锐钛矿型TiO2纳米棒。同时采用XRD、FT-IR、TEM等现代表征手段对一维结构形成机制及其影响因素进行深入分析。在TiO2形态控制过程中，利用C17H33COONH（CH3）3棒状反胶束“软模板”，控制TiO2晶核生长过程中的参数实现了控制纳米粒子形貌的目的，合成出的样品为直径约3～4nm、长度约12～15nm的锐钛矿相TiO2纳米棒，通过XRD与HRTEM分析可知：TiO2纳米棒沿（001）方向生长。改变合成TiO2的反应条件，对所制备TiO2纳米棒样品进行XRD、FT-IR、TEM等表征，进一步分析了影响TiO2纳米棒的生长因素以及形成机制，合成机制可归纳如下：（1）油酸和三甲胺在低温下合成油酸胺盐（C17H33COONH（CH3）3）棒状反胶束，在反胶束空间限域及胺基选择性吸附特定晶面的协同作用下能够合成锐钛矿型TiO2纳米棒。（2）当体系中三甲胺不存在时，钛酸四丁酯在油酸与水形成的球状反胶束中发生水解生成球形纳米TiO2。TiO2纳米棒的最佳合成条件：晶化温度80～90℃、晶化时间24和。增加水钛比、降低油钛比均能够促进TiO2一维定向生长。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 纳米材料的概述
• 1.2 纳米材料基本性质概述
• 1.3 纳米材料的形态调控
• 1.3.1 零维纳米材料的形态调控
• 1.3.2 一维纳米材料的形态调控（纳米棒、纳米管、纳米线）
• 1.3.3 一维纳米材料的应用
• 1.3.4 一维纳米材料合成机制概述
• 1.4 TiO2纳米材料形态调控
• 1.4.1 TiO2纳米材料概述
• 1.4.2 一维TiO2纳米材料概述
• 1.5 选题背景及国内外研究现状
• 1.5.1 选题背景
• 1.5.2 国内外研究现状
• 1.6 研究课题来源
• 1.7 本论文研究内容
• 第2章 实验试剂、设备及表征方法
• 2.1 实验试剂
• 2.2 实验设备
• 2.3 表征方法
• 2.3.1 粉末X射线衍射（X-ray diffraction，XRD）
• 2.3.2 傅立叶变换红外光谱（Fourier transform infrared，FT-IR）
• 2.3.3 透射电子显微镜（Transmission electron microscope，TEM）
• 2.3.4 热重—差热分析仪（TG-DTA）
• 第3章 锐钛矿型TiO2纳米棒的控制合成及其表征
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 样品的合成
• 3.2.2 表征方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 X-射线衍射分析（XRD）
• 3.3.2 透射电子显微镜分析（TEM、HRTEM）
• 3.3.3 傅立叶变换红外光谱分析（FT-IR）
• 3.3.4 热重—差热分析（TG-DTA）和X-射线衍射分析（XRD）
• 3.4 本章小结
• 第4章 锐钛矿型TiO2纳米棒形态调控及合成机制研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 样品的合成
• 4.2.1 表征方法
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 晶化温度及晶化时间对TiO2纳米棒一维生长的影响
• 4.3.2 水钛比对TiO2纳米棒一维生长的影响
• 4.3.3 油钛比对TiO2纳米棒一维生长的影响
• 4.3.4 有机胺对TiO2纳米棒一维生长的影响
• 4.3.5 傅立叶变换红外光谱分析（FT-IR）
• 4.4 锐钛型TiO2纳米棒的合成机制分析
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文