TiO2纳米晶的制备及外场对其形貌的影响-论文.pdf

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1、·38·材料导报B：研究篇2014年6月(下)第28卷第6期TiO2纳米晶的制备及外场对其形貌的影响付欣欣，胡荣，王智宇(浙江大学材料科学与工程系硅材料国家重点实验室，杭州310027)摘要为了在水相体系制备尺寸均一、形貌可控的锐钛矿型纳米TiOz颗粒，研究了钛源、溶液pH值、反应温度对TiOz晶体结构的影响。通过对样品进行XRD、TEM表征，发现形成锐钛矿型Ti()2的最佳实验条件为：硫酸钛作为钛源、硝酸浓度为0．14mol／I、反应温度6O℃。硝酸浓度低、反应温度高有利于锐钛矿型Ti()2的形成，反之则利于金红

2、石的形成。通过在锐钛矿形成过程中施加外场作用，即紫外光和超声波，探究外场对其形貌的影响。结果表明：无外场作用时，生成的锐钛矿为纺锤状，尺寸为2O～3Onm；施加紫外光4h之后，形状为近球状，尺寸约为1Onm；施加超声波之后，形状仍为纺锤状，且尺寸无变化。造成TiOz形貌变化的主要原因是，在成核一长大过程中，紫外光可以抑制[001]晶向的生长速度，且时间越长，这种抑制作用越明显，当作用时间为4h时，[OO1]晶向的生长得到明显的抑制，使得纳米晶由纺锤状变为近似球形。因此，在TiOz的合成过程中可以通过施加外场作用对其

3、形貌进行调控。关键词TiO2外场形貌中图分类号：TB383文献标识码：ASynthesisofTiO2NanoparticlesandInfluenceofExternalFieldonTiO2MorphologyFUXinxin，HURong，WANGZhiyu(StateKeyLaboratoryofSiliconMaterials，DepartmentofMaterialsScienceandEngineering，ZhejiangUniversity，Hangzhou310027)AbstractInord

4、ertosynthesisanataseTi()2nanocrystalswithuniformsizeandcontrollablemorphologyina—queoussystem，theinfluencesoftitaniumsource，reactiontemperatureandpHonthecrystalstructurewasinvestiga—ted．SampleswerecharacterizedbyX-raydiffractionandtransmissionelectronmicroscop

5、y，andtheresultsshowtheoptimumconditionsare：Ti(S()4)2asthetitaniumsource，temperatureof60℃，0．14mol／IHNO．LowernitricacidconcentrationandhighterreactiontemperaturearefavorabletotheformanataseTiO2．Applyingexternalfieldintheformingprocessofanatase，suchasultravioletl

6、ightandultrasonic，isaneffectivewaytocontrolthemorphologyofTiO2．Withoutexternalfield，themorphologyofnanoparticlesisspindleandthesizeisintherangeof2O一3Onm．Whileapplyingtheultravioletlightfor4h，theshapeisnearlysphericalandthesizeisabout10nrn．However，theshapeofTiO

7、2isstillthespindle，andthereisnochangeinsizeafterapplyingultrasound．AllthesephenomenaareduetothatuVcaninhibitthegrowthof[001]intheprocessofnucleationandgrowthandwiththeextensionoftime．thisinhibitionbecomesmoreobvious．Whenthereactiontimeupto4h，the[oo1]facegrowth

8、isinhibitedsignificantlyandthemorphologyisapproximatelyspherica1．Therefore，thepresenceofexternalfieldthecanguaranteethecontrol—lablemorphology．KeywordsTi02，externalfield，morphology