纳米钛酸锌粉体的沉淀法制备与性能研究

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1、四川大学硕士学位论文纳米钛酸锌粉体的沉淀法制备与性能研究硕士研究生：李哲材料学专业指导教师：张萍副教授摘要钛酸锌在高温脱硫吸附剂、烷烃脱氢催化剂、微波介电陶瓷及光致发光材料等领域具有重要的应用潜力，近年来备受国内外材料学界的关注。本文通过综述大量文献，认为ZnO-Ti02体系共有三种结构的钛酸锌化合物，分别是：正钛酸锌(Zn2Ti04)、六方偏钛酸锌(hexagonalZnTi03)和立方偏钛酸锌(cubicZnTi03)。其中Zn2Ti04为热力学最稳定相，容易制备；而ZnTi03很难合成得到纯相，目前报导的制备工艺主要是溶胶．

2、凝胶法。本文以工业偏钛酸，硫酸锌为原料，采用沉淀法制备纳米钛酸锌粉体，并研究其应用性能。本文首次报道了纳米Zn2TiO．粉体优异的广谱抗紫外性能。采用紫外分光光度法研究了纳米zn2砸04粉体的抗紫外性能，探讨了Zn／Ti摩尔比、煅烧温度以及粉体粒径对紫外屏蔽性能的影响，并进一步分析了纳米Zn2Ti04粉体屏蔽紫外线机理。沉淀溶出法制备粉体的较佳工艺条件：zn门n摩尔比为2：1、3：1、5：1，在6000D母oooC温度范围内煅烧2h，均可制得Zn2TiO．粉体；当Zn／'I'i摩尔比为5：1，前驱体于800。C下煅烧2h时，得到的

3、纳米Zn2TiO．粉体，晶型发育完整，D50=78nm，在整个紫外线波段都能屏蔽97％以上的紫外线。纳米Zn2Ti04粉体作为宽频带强吸收紫外屏蔽剂，在化妆品、涂料等领域具有良好的应用前景。以沉淀法工艺制备了纳米ZnTi03粉体，并结合差示扫描量热法(DSC)、X射线衍射分析(Ⅺ①)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和傅里叶变换红纳米钛酸锌粉体的沉淀法制备与性能研究外光谱(Fr瓜)等多种测试手段进行表征，研究ZnTi03相的形成与转变的规律。实验结果表明：Zn／Ti摩尔比取1：1，以Na2C03作沉淀剂，沉淀前驱体在6000

4、C下煅烧3h可制得纯立方相纳米ZnTi03粉体，粒径约为60～130nm；沉淀剂和热处理温度直接影响产物成分。立方ZnTi03在高温下向六方相Zn面03转变，并进一步分解为Zn2Ti04和金红石型Ti02。该制备技术工艺简单，成本低廉，易于实现工业化生产。针对染料废水造成的严重环境污染问题，本文初步探讨了纳米钛酸锌的光催化降解与对染料溶液的吸附性能。实验结果表明：在紫外灯长时间照射下，立方相纳米ZnTi03及纳米Zn2Ti04都具有一定的光催化性能；随光照时间的延长和粉体煅烧温度的降低，甲基橙溶液的降解率增大，光照10小时，立方纳

5、米ZnTi03对甲基橙溶液降解率为61．2％；纳米ZnTi03对不同颜色染料具有良好的吸附性能；随着粉体用量的增加吸附效果显著增加，在50mL浓度为20mg／L的活性蓝溶液中，加入粉体量超过800rag时，可使活性蓝染料溶液的脱色率达到90％以上；在强酸性环境中，钛酸锌的吸附性能会显著提高。凭借其光催化和吸附性能，利用纳米钛酸锌处理染料废水，可望具有一定的应用价值。关键词：钛酸锌纳米粉体沉淀法四川大学硕士学位论文PreparationofNanocrystallineZincTitanatePowdersviaPrecipRati

6、onProcessandTheirPerformanceMaterialsScienceCandidateforMasters’Degree：LiZ"neSupervisor：ZhangPingABSTRACTZinctitanatesareofgreatpotentialstobeappliedinthematerialfieldsofsorbentsforthedesulfurizationofhotcoalgases，catalystsfordehydrogenationofalkalies，microwavedielect

7、rics，andphosphors．Thereforecurrentmaterialsstudiesaremuchconcernedwiththem．Accordingtoagreatnumberofliteratures，thispapersummarizes也atthereexistthreecompoundsofdifferentstructureinZnO-Ti02system：zincorthotitanate(Zn2Ti04)，hexagonalzincmetatitanate(ZnTi02)andcubiczincm

8、ctatitanate(ZnTi03)．Asthemostthermodynamicallystablephase,Zn2Ti04iseasytobeprepared，butpureZnTi02phaseisverydifficulttobesyn