溶剂对锐钛矿型TiO_2纳米结构材料形貌及结构的影响.pdf

《溶剂对锐钛矿型TiO_2纳米结构材料形貌及结构的影响.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第４１卷第２期河南大学学报（自然科学版）Ｖｏｌ．４１Ｎｏ．２２０１１年３月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｅｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅ）Ｍａｒ．２０１１溶剂对锐钛矿型ＴｉＯ２纳米结构材料形貌及结构的影响武艳强，戴树玺＊，王洋，王广君，张兴堂，杜祖亮（河南大学特种功能材料教育部重点实验室，河南开封４７５００４）摘要：以ＣＴＡＢ／ＴｉＯ２有序复合结构为水热反应的前驱体，分别以乙醇，ＰＥＧ－２００，ＰＥＧ－４００，丙三醇为反应溶剂，制备出了一系列不同形貌的ＴｉＯ２微纳结构，通过ＴＥＭ、ＳＥＭ和ＸＲＤ等表征技术研究了

2、不同溶剂、反应时间和反应温度下产物的结构形态．结果表明，该溶剂热方法前驱体制备简单，操作方便，反应溶剂对ＴｉＯ２纳米结构的形貌和结晶性有显著的影响．关键词：水热法；纳米ＴｉＯ２；锐钛矿中图分类号：Ｏ６１４．２３文献标志码：Ａ文章编号：１００３－４９７８（２０１１）０２－０１３３－０６ＴｈｅＩｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆＳｏｌｖｅｎｔｓｏｎｔｈｅＭｏｒｐｈｏｌｏｇｙａｎｄＳｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＡｎａｔａｓｅＴｉＯ２ＮａｎｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓＳｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄｂｙＳｏｌｖｅｎｔＴｈｅｒｍａｌＴｒｅａｔｍｅｎｔｓ＊，ＷＡＮＧＹａｎｇ，

3、ＷＡＮＧＧｕａｎｇ－ｊｕｎ，ＤＵＺｕ－ｌｉａｎｇＷＵＹａｎ－ｑｉａｎｇ，ＤＡＩＳｈｕ－ｘｉ（ＫｅｙＬａｂｆｏｒＳｐｅｃｉａｌＦｕｎｃｔｉｏｎａｌＭａｔｅｒｉａｌｓｏｆＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，ＨｅｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｋａｉｆｅｎｇ４７５００４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｉＯ２ｎａｎｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｅｓａｎｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｈａｖｅｂｅｅｎｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄｂｙｓｏｌｖｅｎｔｔｈｅｒｍａｌｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｏｆＣＴＡＢ／ＴｉＯ２ｏｒｄｅｒｅ

4、ｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｏｌｖｅｎｔｓｏｆｅｔｈａｎｏｌ，ＰＥＧ－２００，ＰＥＧ－４００ａｎｄｇｌｙｃｅｒｏｌ．ＴＥＭ，ＳＥＭａｎｄＸＲＤｗｅｒｅｕｓｅｄｔｏｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｔｈｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｅｓａｎｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＴｉＯ２ｎａｎｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｔｈｅｒｅａｃｔｉｏｎｓｏｌｖｅｎｔｓｐｌａｙａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｉｎｅｖｏｌｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙａｎｄｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｉｔｙｏｆｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｗｉ

5、ｔｈｔｈｅｃｈａｎｇｅｏｆｒｅａｃｔｉｏｎｔｉｍｅａｎｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｏｌｖｅｎｔｔｈｅｒｍａｌｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ；ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌ；ＴｉＯ２；ａｎａｔａｓｅ．近年来由于半导体金属氧化物具有一些优异的物理和化学性质，从而引起人们的关注，人们开始设计合［１－６］成各种形貌的金属氧化物，而在众多的半导体氧化物中，ＴｉＯ２由于具有良好的应用前景而成为半导体氧化物领域中研究的热点．ＴｉＯ２是一种ｎ型宽带隙半导体（锐钛矿Ｅｇ＝３．２ｅＶ，金红石Ｅｇ＝３．０ｅＶ），近年［７］［８］［９］［１０－１３］

6、来主要在太阳能电池、锂离子电池、光电器件、催化剂等方面展开了广泛的应用．各种制备技术［１３－１５］［１６］［１７－１８］［１９］［２０］［２１］如溶胶－凝胶法、电化学法、模板法、阳极氧化法、高温分解金属醇盐法、高温煅烧法、［２２－２３］［２４］超声波法和自组装法等用来获得不同形貌以及结晶相组成的ＴｉＯ２纳米结构．最近，人们发现采用不同的ＴｉＯ２前驱体与浓碱溶液在温和的条件下进行水热反应，是获取一维纳米［２５］管、纳米线和具有层次结构等ＴｉＯ２空心微球等结构的有效途径．具有不同形貌的ＴｉＯ２微纳结构，导致样品的表面积和结构特性（

7、晶型、颗粒尺寸、尺寸分布、带隙等）有巨大的差异，而这些因素最终决定了ＴｉＯ２材料的催化、光电特性以及应用领域．当前通过水热反应制备ＴｉＯ２纳米结构的报道中，普遍采用调节水热过［２６］程中的反应温度、反应时间以及酸碱溶液的ｐＨ值来实现对产物的形貌和结构来进行调控．然而在ＴｉＯ２纳米结构水热制备中，溶剂作为一个重要的实验因素，却较少被用来精细的控制，以实现不同形貌结构的ＴｉＯ２纳米结构的合成．本文作者采用ＣＴＡＢ／ＴｉＯ２有序复合结构为前驱体，只选用乙醇等一系列醇类溶剂，省略了水热过程中酸碱溶液的繁琐配制，利用该溶剂热方法，前驱体

8、制备简单，操作方便，通过改变溶剂及温度、时间等条件即可得到一系列具有不同形貌和结构的ＴｉＯ２纳米结构．收稿日期：２０１０－０９－１６基金项目：国家自然科学基金资助项目（１０８７４０４０，２０９０３０３４）；教育部科技创新工程重大项目培育基金资助（７０８０６２）作者简介：武艳强