过氧钛酸水热合成锐钛矿相二氧化钛纳米棒溶胶

doi:10.3724/SP.J.1077.2009.00675

摘要/Abstract

摘要：

以双氧水溶解水合氧化钛沉淀得到的水溶性过氧钛酸水溶液为前驱体，用水热法制备了透明的锐钛矿相二氧化钛溶胶.用XRD、UV-Vis、PL、FT-Raman和TEM测定手段对溶胶中的晶粒进行了表征.结果表明：溶胶中二氧化钛纳米晶为锐钛矿相,晶粒为梭形棒状，并沿c轴定向生长，晶粒的平均直径小于10nm，其发射峰约在368nm处显示特征的带隙发光.水热时间的延长有利于晶粒“定向附着”生长，120℃时当水热时间由4h延长至24h时，可得到结晶完美、长径比接近10的二氧化钛纳米棒，并且其发光强度也有所增强.

关键词: 水热法, 过氧钛酸, 二氧化钛, 定向附着

Abstract:

Transparent anatase titanium dioxide sol was prepared by the hydrothermal treatment of the peroxotitanium acid (PTA) as precursor, PTA was synthesized by the reaction of hydrogen peroxide with the wellwashed wet titania precipitates. The TiO₂ nanoparticles were characterized by XRD, UV-Vis, PL, FT-Raman and TEM. It is confirmed the nanoparticles are shuttlelike and in the anatase phase with average diameter less than 10nm, most of which grow along the c-axis. The TiO₂ sol shows a band-gap emission at the wavelength of 368nm. Prolonging the hydrothermal time makes TiO₂ nanoparticles align and form the longer nanorods with aspect ratio more than 10 via the oriented attachment mechanism. Moreover, more stronger emission is observed in the sol prepared for a prolonged hydrothermal duration due to the formation of more longer nanorods.

Key words: hydrothermal method, peroxotitauium acid, titania, oriented attachment

中图分类号:

TB44

李爽,张青红,李耀刚,王宏志. 过氧钛酸水热合成锐钛矿相二氧化钛纳米棒溶胶[J]. 无机材料学报, DOI: 10.3724/SP.J.1077.2009.00675.

LI Shuang,ZHANG Qing-Hong,LI Yao-Gang,WANG Hong-Zhi. Preparation of Anatase TiO₂ Nanorods Sol by the Hydrothermal Treatment of Peroxotitanium Acid[J]. Journal of Inorganic Materials, DOI: 10.3724/SP.J.1077.2009.00675.

参考文献

［1］Wilson G J, Will G D, Frost R L, et al. J. Mater. Chem., 2002, 12(6): 1787-1791.
［2］Liu Y J, Claus R O. J. Am. Chem. Soc., 1997, 119(22): 5273-5274.
［3］Jiu J, Isoda S, Wang F, et al. J. Phys. Chem. B, 2006, 110(5): 2087-2092.
［4］Chen X B, Mao S S. Chem. Rev., 2007, 107(7): 2891-2959.
［5］Lee J H, Kang M, Choung S J, et al. Water Res., 2004, 38(3): 713-719.
［6］Xie Y B, Yuan C W. Appl. Catal. B, 2003, 46(2): 251-259.
［7］熊国兴, 张玉红, 姚楠, 等. 一种由四氯化钛制备二氧化钛溶胶的方法, 中国发明专利: CN1323743, 2001.11.28.
［8］高濂, 张青红, 孙静, 等. 一种制备二氧化钛溶胶的简便方法, 中国发明专利: CN1295977, 2001.05.23.
［9］黄冬根, 廖世军, 党志. 化学学报, 2006, 64(17): 1805-1811.
［10］Zeng T Y, Qiu Y, Chen L S, et al. Mater. Chem. Phys., 1998, 56(2): 163-170.
［11］孙静, 高濂 (SUN Jing, et al). 无机材料学报(Journal of Inorganic Materials), 2003, 18(2): 505-508.
［12］Zhang R B, Gao L. Mater. Res. Bull., 2001, 36(11): 1957-1965.
［13］Wang C C, Ying J Y. J. Chem. Mater., 1999, 11(11): 3113-3120.
［14］Vargas S, Arroyo R, Haro E, et al. J. Mater. Res., 1997, 12(2): 439-442.
［15］Seok S I, Kim M S, Suh T S. J. Am. Ceram. Soc., 2002, 85(7):1888-1890.
［16］Zhang Y, Wu L Z, Zeng Q H, et al. J. Phys. Chem.C, 2008, 112(42): 16457-16462.
［17］Ichinose H, Terasaki M, Katsuki H. J. Ceram. Soc. Jpn., 1996, 104(8):715-718.
［18］Ichinose H, Terasaki M, Katsuki H. J. SolGel Sci. Technol., 2001, 22(1/2): 33-40.
［19］Gao Y F, Masuda Y, Peng Z F, et al. J. Mater. Chem., 2003, 13(3): 608-613.
［20］Bao X W, Yan S S, Chen F, et al. Mater.Lett., 2005, 59(4): 412-415.
［21］Ge L, Xu M X, Sun M, et al. J. Sol-Gel Sci. Technol.,2006, 38(1): 47-53.
［22］戈磊, 徐明霞, 方海波, 等. 硅酸盐学报, 2005, 33(3): 330-334.
［23］Bersani D, Lottici P P, Ding X Z. Appl. Phys. Lett., 1998, 72(1): 72-75.
［24］Monticone S, Tufeu R, Kanaev A V, et al. Appl. Surf. Sci., 2000, 162-163: 565-570.
［25］Serpone N, Lawless D, Khairutdinov R. J. Phys. Chem., 1995, 99(45): 16646-16654.
［26］Cozzoli P D, Kornowski A,Weller H. J. Am. Chem. Soc., 2003, 125(47): 14539-14548.
［27］郑燕青, 施尔畏, 李汶军, 等. 中国科学(E辑), 2001, 31(3): 204-212.

[1]	王兆阳, 秦鹏, 蒋胤, 冯小波, 杨培志, 黄富强. 三明治结构钌插层二氧化钛光催化四环素降解性能研究[J]. 无机材料学报, 2024, 39(4): 383-389.
[2]	李跃军, 曹铁平, 孙大伟. S型异质结Bi₄O₅Br₂/CeO₂的制备及其光催化CO₂还原性能[J]. 无机材料学报, 2023, 38(8): 963-970.
[3]	牛海滨, 黄佳慧, 李倩文, 马董云, 王金敏. 多孔NiMoO₄纳米片薄膜的直接水热生长及其电致变色性能[J]. 无机材料学报, 2023, 38(12): 1427-1433.
[4]	王梦桃, 索军, 方东, 易健宏, 刘意春, Olim RUZIMURADOV. ITO/TiO₂纳米管阵列复合材料的可见光催化性能[J]. 无机材料学报, 2023, 38(11): 1292-1300.
[5]	姚仪帅, 郭瑞华, 安胜利, 张捷宇, 周国治, 张国芳, 黄雅荣, 潘高飞. 原位负载Pt-Co高指数晶面催化剂的制备及其电催化性能[J]. 无机材料学报, 2023, 38(1): 71-78.
[6]	薛虹云, 王聪宇, MAHMOOD Asad, 于佳君, 王焱, 谢晓峰, 孙静. 二维g-C₃N₄与Ag-TiO₂复合光催化剂降解气态乙醛抗失活研究[J]. 无机材料学报, 2022, 37(8): 865-872.
[7]	迟聪聪, 屈盼盼, 任超男, 许馨, 白飞飞, 张丹洁. SiO₂@Ag@SiO₂@TiO₂核壳结构的制备及其光催化降解性能[J]. 无机材料学报, 2022, 37(7): 750-756.
[8]	张弦, 张策, 姜文君, 冯德强, 姚伟. 四元BiMnVO₅的合成、电子结构与可见光催化性能研究[J]. 无机材料学报, 2022, 37(1): 58-64.
[9]	肖昱旻, 李彬, 覃礼钊, 林华, 李庆, 廖斌. 用CuCl₂为铜源高效制备形貌可控CuGeO₃的研究[J]. 无机材料学报, 2021, 36(1): 69-74.
[10]	王举汉,文雄,刘成超,张煜华,赵燕熹,李金林. 多级孔Co/Al-SiO₂催化剂制备及其费-托合成催化性能[J]. 无机材料学报, 2020, 35(9): 999-1004.
[11]	潘碧宸,任鹏禾,周特军,蔡圳阳,赵小军,周宏明,肖来荣. 树脂基复合材料表面隔热涂层的组织与性能研究[J]. 无机材料学报, 2020, 35(8): 947-952.
[12]	王金敏, 于红玉, 马董云. 纳米二氧化锰的制备及其应用研究进展[J]. 无机材料学报, 2020, 35(12): 1307-1314.
[13]	李孟夏, 陆越, 王利斌, 胡先罗. Mn₃O₄@ZnO核壳结构纳米片阵列的可控合成及其在水系锌离子电池中的应用[J]. 无机材料学报, 2020, 35(1): 86-92.
[14]	朱本必,张旺,张志坚,章建忠,IMRAN Zada,张荻. 光热增强光催化性能二氧化钛(B)/玻纤布复合研究[J]. 无机材料学报, 2019, 34(9): 961-966.
[15]	许云青,王海增. EDTA辅助水热法制备不同形貌的氟化镁钠[J]. 无机材料学报, 2019, 34(9): 933-937.