四面纳米棒锐钛矿型二氧化钛单晶活性大比例的

《四面纳米棒锐钛矿型二氧化钛单晶活性大比例的》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、化工专业英语姓名：琚亚娜班级：工艺1221学号：201221210122四面纳米棒锐钛矿型二氧化钛单晶活性比例大的{100}晶面JianmingLiandDongshengXuReceived(inCambridge,UK)13thNovember2009,Accepted7thJanuary2010FirstpublishedasanAdvanceArticleontheweb23rdJanuary2010DOI:10.1039/b923755k在碱性溶液中，四面纳米棒单晶锐钛矿型TiO2具有较高的能量比例大的{100}晶面能和碱钛酸水热合成碳纳

2、米。近年来，深入的研究表明，因为TiO2广泛应用光催化剂，分解水，染料敏化太阳能电池中，光致变色设备和气体检测1-4。特别是已经毫无疑问地证明所有的二氧化钛晶体之间锐钛矿型是好的应用5,6。已表明锐钛矿型TiO2的固有性质取决于尺寸和形状，特别是其表面7-9。根据Wulff结构10,11，一个基本的锐钛矿结晶的平衡晶体形状非常类似于天然存在的锐钛矿型矿物，是一个封闭八{101}晶面和两个{001}晶面的形状截断双锥结构，并且露出的{101}晶面为到94％以上（反应路线图1（a））。最近，很多人用较高的表面能量氟固定微米大小的锐钛矿型晶体表{001}

3、面的合成{ 001 }（方案1（b））12。从那时起，在很大程度上努力进行截断13,14，截角八面体锐钛矿型颗粒的大小15和合成方法16，17（流程1，路径2）。然而，四个定义明确从未合成的横向主动{100}面的锐钛矿型TiO2晶体（方案1（c））。理论研究表明，锐钛矿{100}晶面较为活跃，因此表现出比{001}和{101}晶面较高的催化活性。17-19巴纳德等人20，21已经从理论上证明了羟基能降低{100}晶面的表面自由能。但这过程从未在实验中得到了验证，因为在基本条件下可用钛前体是非常活泼的。锐钛矿型TiO2单晶{100}晶面的合成要承受高

4、能量仍然是一个最大挑战。在此，我们首先报告一个浅显的水热法合成四面纳米棒（TFNRs）锐钛矿二氧化钛{100}晶面的主要表面能。这一过程涉及在P25的NaOH碱性溶液中22第一水热反应和前体水热转化为锐钛矿TiO2的钠钛酸盐纳米管的形成。传统上，形成钠基钛酸酯需要纯锐钛矿型TiO2提前交换碱离子与质子形成H-钛酸盐。23-25这也是首次对钠钛初级粒子形成锐钛矿型TiO2单一变化的报道。通常情况下，钠-纳米管的直径为5〜20nm和长为几个微米。X射线光谱能量色散表明，钠与钛的原子比大约是18％（在ESI图S1）。图1表明产物的电子显微镜（SEM）图像

5、是由扫描钠钛酸盐纳米管的水热反应绘制得出来表明四面纳米棒的形状。所有的颗粒具有尖锐边缘和相邻面具有相同宽度来准确定义侧面相互垂直（图1中的插图（b））。图2表明钠钛酸盐初级颗粒和TFNR颗粒的X-射线衍射。图2（b）的衍射峰值与锐钛矿型TiO2晶体结构完全匹配（四方，I41/amd，JCPDS21-1272），说明所有的N钠-钛粒子已被转移到锐钛矿型TiO2。通过透射电子显微镜（TEM）和选区电子衍射（SAED）更加详细的显示出TFNRs的结构信息。图3（a）中通过电子衍射图测量与轴平行的方向表示该杆沿轴的方向增长。（100）和（001）之间的角度

6、为90度，沿[010]方向投影{100}与TFRN锐钛矿二氧化钛的模型一样完全包围（图3（b））。图3（c）表明了高分辨率TEM图像来自图3（a）所示的矩形。因分别对应于（101），（101）和（002）的锐钛矿相三套晶格条纹的距离分别为0.35，0.35和0.48nm。通过测量穿过平面的钛，表面呈扁平杆的厚度认为是恒定的（电子束照射下）（图S2（a）和图2（b）中ESI）。为了进一步证实从[010]带轴[110]带轴TFNR旋转相同的表面杆。如该图所示3（d）中杆的直径比图3（a）大1.4倍。在ESI中杆表现出尖锐的边缘和钛含量对称尖锐的峰（图S

7、2（c）和图2（d）。SEAD模式插图的（图3（d））和高分辨图像（图3（f）段）都证实了沿一个方向（001）增长的TFNR具有单晶结构的锐钛矿相，它沿着模型[110]预测和{100}晶面封闭的TFNR的方向完全相符合（图3（e））。在上述观察和结构分析的基础上，我们得出结论：所制备的TFNRs表面的侧向刻面主要是{100}晶面。在研究钠钛酸的转变过程中碳纳米管对TFNRs锐钛矿型TiO2，观察在200℃下开展详细的形态演化的研究中对时间依赖性（图S3在ESI），许多颗粒开始逐渐长大，而钠钛酸盐纳米管的直径和长度逐渐减少。当水热反应时间大于6小时后

8、，纳钛酸完讲全转化为锐钛矿TFNRs二氧化钛。此外，我们还有方法来确定反应液的pH值。水热反应之前，溶液的pH为10.1。