离子交换法制备钛酸钾纳米纤维及其表征

doi:10.3724/SP.J.1077.2007.00237

无机材料学报

离子交换法制备钛酸钾纳米纤维及其表征

王晓冬^1,2,3, 金振声², 张经纬^1,2,3, 杨建军², 张治军²

1. 中国科学院兰州化学物理研究所, 固体润滑国家重点实验室, 兰州 730000; 2. 河南大学特种功能材料重点实验室, 开封 475001; 3. 中国科学院研究生院, 北京 100049

收稿日期:2006-04-03 修回日期:2006-05-31 出版日期:2007-03-20 网络出版日期:2007-03-20

Preparation and Characterization of Potassium Titanate Nanofiber

WANG Xiao-Dong ^1,2,3, JIN Zhen-Sheng ², ZHANG Jing-Wei ^1,2,3, YANG Jian-Jun ², ZHANG Zhi-Jun ²

1. State Key Laboratory of Solid Lubrication, Lanzhou Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences, Lanzhou 730000, China; 2. Laboratory for Special Functional Materials, Henan University, Kaifeng 475001, China; 3. Graduate University of the Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China

Received:2006-04-03 Revised:2006-05-31 Published:2007-03-20 Online:2007-03-20

摘要/Abstract

摘要： 采用离子交换法, 即以KOH溶液与钛酸纳米管(H₂Ti₂O₄(OH)₂)反应, 制备了钛酸钾纳米纤维. 透射电镜(TEM)和X射线衍射分析(XRD)结果表明, 经过离子交换, 形貌由纳米管变为纳米纤维, 晶体结构亦发生改变. 利用原子吸收分光光度法, 比色法和X射线光电子能谱(XPS)对离子交换产物的Ti, K元素的原子比和化学价态进行分析, 结果表明, 离子交换产物的经验式为: K_1.34H_0.66Ti₂O₄(OH)₂与H₂Ti₂O₄(OH)₂纳米管相比, 钛酸钾纳米纤维的热稳定性较好, 700℃以上的热处理才使其晶型发生改变, 出现单斜型的K₂Ti₄O₉. 高温处理导致钛酸钾纳米纤维的直径增加, 但仍保持较大长径比. 该材料的BET比表面积为104m²·g^-1.

关键词: 钛酸纳米管, 钛酸钾, 纳米纤维, 离子交换

Abstract: Potassium titanate nanofibers ( K_1.34H_0.66Ti₂O₄(OH)₂) were prepared by using ion-exchange reaction between KOH solution and titanic acid nanotube (H₂Ti₂O₄(OH)₂). TEM and XRD results show that the nanotubes change into nanofibers and the crystalline structure alters. K/Ti atomic ratio, chemical state of K and Ti elements for the product were determined by means of atomic absorption spectrophotometry, colorimetric method, and X-ray photoelectron spectroscopy. The results indicate that the empirical formula of the product is K_1.34H_0.66Ti₂O₄(OH)₂. Compared with H₂Ti₂O₄(OH)₂ nanotubes, the thermal-stability of potassium titanate nanofibers is higher. At T>700℃, the crystalline structure of this material changes into monoclinic phase K₂Ti₄O₉. High temperature treatment results in nanofibers’ sizes increasing, but the aspect ratio is still high. The BET surface area of the material is 104m ²·g^-1.

Key words: titanate acid nanotube, potassium titanate, nanofiber, ion-exchange

王晓冬,金振声,张经纬,杨建军,张治军. 离子交换法制备钛酸钾纳米纤维及其表征[J]. 无机材料学报, DOI: 10.3724/SP.J.1077.2007.00237.

WANG Xiao-Dong,JIN Zhen-Sheng,ZHANG Jing-Wei,YANG Jian-Jun,ZHANG Zhi-Jun. Preparation and Characterization of Potassium Titanate Nanofiber[J]. Journal of Inorganic Materials, DOI: 10.3724/SP.J.1077.2007.00237.

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Preparation and Characterization of Potassium Titanate Nanofiber

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