王彬开题报告格式-副本

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1、辽宁工程技术大学本科毕业设计（论文）开题报告题目纳米二氧化钛制备技术的研究指导教师孔建飞院（系、部）材料科学与工程专业班级材料09-3学号0908010317姓名王彬日期教务处印制7一、选题的目的、意义和研究现状选题的目的及意义:二氧化钛的纳米材料是一种新型的无机材料，粒径为10-50nm，相当于普通钛白粉粒径1/10｡由于纳米二氧化钛具有很强的吸收紫外线能力､奇特的颜色效应､较好的热稳定性､化学稳定性和优良的光学､电学及力学等方面的特性，其中锐钛矿型具有较高的催化效率，金红石型结构比较稳定具有较强

2、的覆盖力､着色力和紫外线吸收能力｡因此其催化剂载体､紫外线吸收剂､高效光敏催化剂､防晒护肤化妆品､塑料薄膜制品､水处理､精细陶瓷､生态陶瓷及气敏传感器元件等领域具有广泛和潜在的应用前景｡早在二十世纪早期二氧化钛(TiO2)就已经作为商品被广泛应用于颜料､太阳能板､涂料､牙膏等｡1972年Fujishima和Honda发现二氧化钛电极可以在紫外光的照射下分解水[1]｡此后人们对二氧化钛的研究热情更加高涨并出现了许多新的研究领域，其中包括对二氧化钛光电性质的研究[2];光催化性质的研究[3];光电化学的

3、研究[4];以及一些光敏电池的研究[5]等｡这些应用可以粗略的分为二类:能源方面的应用和环境方面的应用，上述应用大部分是由于二氧化钛本身的性质所决定的，但是也有一部分是二氧化钛经过一些有机或无机染料修饰后拥有的更优秀的性质｡过去的十年中纳米材料和纳米技术被广泛的应用于各项领域，当材料的尺寸越来越小达到纳米尺寸的时候，材料将会出现新的物理和化学现象[6]｡材料性质的变化和其微观的形状还有着密切的联系，其中纳米材料独有的性质就是在半导体中电子和空穴可以通过量子限制很好的控制，随着材料尺寸的降低，其表面积

4、和比表面积将出现显著的提高，高比表面积的二氧化钛具有更高的应用价值，可以广泛的应用于生产生活中｡并且二氧化钛的粒子尺寸对这些以二氧化钛为基础的设备有着决定性的作用｡对于最具前景的催化剂，二氧化钛在治理环境污染方面扮演着重要的角色[7]｡由于其光电性质和分解水的性质人们也对它能够解决能源危机方面给予厚望｡近几年在通过修饰的二氧化钛纳米材料方面的研究也取得了突破性的进展降[8-9]我们相信在不久的将来二氧化钛纳米材料将在克服环境污染和能源危机中起到重要的作用｡纳米二氧化钛材料中从其形态有又可以分为纳米粒

5、子､纳米棒､纳米线､纳米管等｡介孔纳米二氧化钛的制备也在被广泛的研究｡但由于二氧化钛带隙较宽(Eg=3.2ev)，使其主要的光吸收范围在紫外光范围内，因此对二氧化钛纳米材料进行掺杂或敏化使其吸收波长移至可见光范围内成为其能够广泛应用的重要技术性问题｡随着技术的不断发展，不久的将来还会制备出更优秀的纳米二氧化钛材料，在人类的生产生活在起着重要的作用｡7研究现状:国内外合成纳米TiO2的方法很多，根据所要求制备粒子的性状､结构､尺寸､晶型､用途等而采用不同的制备方法｡根据制备原料的不同可分为固相法､气相

6、法和液相法｡1､固相法固相法是通过固相到固相的变化来制备纳米TiO2粉体，基础的固相法是钛或钛的氧化物按一定的比例充分混合，研磨后进行煅烧，通过发生固相反应直接制得纳米TiO2粉体，或者是再次粉碎得到纳米TiO2粉体[10]｡固相法包括热分解法，固相反应法，火花放电法，高能球磨法等｡固相法虽然经济，工艺过程和设备简单，但是其耗能大而不够纯，且粒度分布和粒子外貌上不能令人满意，所以主要用于对粉体的纯度和粒度要求不高的情况｡如:高能球磨法[11]是靠压碎､击碎等作用，机械粉碎成粉末，可得到粒径为15~5

7、0nm的纳米TiO2粉体｡该法工艺简单，成本低廉，但颗粒易受污染，得到的TiO2产品纯度不高，粒度分布和晶型不理想｡2､气相法气相法指直接利用气体或者通过各种手段将物质变为气体，使之在气体状态下发生物理或化学反应，最后在冷却过程中凝聚长大形成纳米TiO2的方法[12]｡气相法包括溅射法､化学气相反应法､化学气相凝聚法､气体蒸发法[11]等，其中应用较多的是化学气相反应法｡化学气相反应法是利用挥发性的钛化合物的蒸发，通过化学反应生成所需化合物在保护气体环境下快速冷凝，从而制备纳米TiO2｡该法制备的纳

8、米TiO2颗粒均匀，纯度高，粒度小，分散性好，化学反应活性高，工艺可控和连续｡解宪英[13]先将含N2的混合气体通入TiCl4蒸发器，预热到435℃，经喷嘴送入高温管式反应器;O2预热到870℃后也经喷嘴送入蒸发器，TiCl4和O2在900~1400℃下反应，生成的纳米TiO2颗粒经粒子捕集系统，实现气固分离｡该工艺的主要优点是自动化程度高，可制备出优质纳米TiO2粉体;缺点是蒸发器结构设计复杂｡3､液相法与上述的气相法相比，液相法具有反应温度低､设备简单､能耗少的优