钛直接氧化制备二氧化钛纳米线和空心多面体.pdf

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1、⑧论文作者签名：童I丝』L一指导教师签名：糊论文评阅人1：评阅人2：评阅人3：评阅人4：评阅人5：热甾曼整亟物塑鱼答辩委员会主席：赵身乒委员1：互堑』垒委员2：王堑垦委员3：幺豳聋委员4：盈堡委员5：选缝丛TitaniaNanowireandHollowPolyhedronviaDirect0xidationofMeta川CTitaniumAuthor'ssignature：丛省兰警蔓丝d●‘3Upervlsor’ssignature：ExternalReviewers：ExaminingCommitteeChairperson：ExaminingCommiDateoforaldefenc

2、e：独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得逝鎏盘鲎或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。⋯一潞砗名≯髟⋯期：刖年3帅日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解．逝望盘鲎有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权—迸望盘鲎可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印

3、、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者躲群红易新躲捌／，＼丁一。l签字日期：和¨年三月『J日签字日期：≯z7年弓月l中日学位论文作者毕业后去向：工作单位：通讯地址：电话：邮编：摘要本文利用双氧水溶液直接氧化钛金属制备二氧化钛(Ti02)纳米线和空心多面体，研究其生长机理和光催化性能。以H202和冷轧纯钛片为反应物，通过向H202中加入三聚氰胺及浓硝酸，调整工艺参数，控制Ti02薄膜的低温生长，成功获得Ti02纳米线阵列薄膜；通过向H202中加入NaF及浓硝酸，辅以适当的后续热处理和水洗处理，成功获得Ti02多面体；双氧水溶液中同时添加N

4、aF、三聚氰胺和HN03，经后续热处理后则直接获得Ti02空心多面体。利用场发射扫描电子显微镜、高分辨透射电子显微镜、X射线衍射、紫外．可见漫反射、激光拉曼光谱、x射线光电子谱、热重分析、低温N2吸附等测试手段分析纳米结构Ti02的形态、结构及其光响应行为，探讨其生长机理，研究其辅助降解水中若丹明B(RhB)染料的能力。论文取得主要结果如下：1．Ti02纳米线：研发了一种在金属钛基体上制备Ti02纳米线阵列的技术，过程简单易工业化，重复性好，不需要模板和催化剂。80℃反应温度下，钛金属被H202腐蚀氧化，在金属表面形成非晶结构Ti02多孔薄膜的同时，向溶液中释放水合Ti(IV)离子。溶液中

5、水合Ti(Iv)离子浓度达到一临界值后，在金属表面Ti02多孔薄膜处非均匀形核析出Ti02。另一方面，在较强的酸性环境下，溶液中的三聚氰胺分解为三聚氰酸，并通过．OH的桥梁作用吸附在Ti02纳米晶表面。由于不同晶面．OH密度的差异，三聚氰酸可以在Ti02纳米晶表面实现选择性吸附，最终导致从溶液中析出的Ti02纳米晶(尽管结晶度较差)以“定向融合”机制自组装形成平均直径为25111TI，长径比大约为40的纳米线阵列。后续450℃空气中热处理显著提高Ti02纳米线阵列的结晶程度。光催化性能测试结果表明，锐钛矿Ti02纳米线阵列光催化降解水中若丹明B的能力显著优于商业P25Ti02纳米粉。2．T

6、i02(空心)多面体：在Ti和H202反应体系中添力ONaF和HN03，80℃温度下反应10min一96h，在钛金属表面生成Na3TiF6多面体。反应进行到30min时，主要生成立方体；随着反应的继续进行，立方体八个顶点被截去，逐渐演化为八面体结构。后续热处理过程中，大部分Na3TiF。多面体在209℃开始发生氧化反应，分解为Ti02和NaF，其中的Ti02为厚度约20nn'l的薄片，垂直交叉构成多面体。经进一步水洗去除NaF和残留g'JNa3TiF6后，获得Ti02多面体，其比表面积为196．3m2／g，间接禁带宽度为3．11eV，具有明显的光催化效果。双氧水溶液中同时添加NaF、三聚氰

7、胺和HN03，80℃反应72h，经后续热处理后可以直接获得Ti02空心多面体。关键词：二氧化钛(Ti02)；纳米线；多面体；低温生长；光催化IIAbstractInthisthesis，titaniananowirearraysandhollowpolyhedrawerefabricatedsucessfulythroughdirectoxidationofmetallictitaniumbyhydrogenperoxi