溶膠-凝膠制備Ag、V摻雜TiO2納米晶粉體及研究.pdf

1、納米TiO2所具有的獨(dú)特半導(dǎo)體、氣敏、光敏、光催化等諸多優(yōu)良性能使其在光催化劑、傳感器、染料敏化太陽(yáng)能電池、自凈陶瓷、抗菌自潔玻璃等方面得到廣泛的應(yīng)用。近年來(lái)，人們開(kāi)始關(guān)注制備各種摻雜的納米 TiO2以改善其性能，從而使其得到更廣泛的應(yīng)用。
　　本文首先研究用溶膠-凝膠法制備TiO2納米晶粉體，并在此基礎(chǔ)上研究了V離子摻雜和 Ag離子摻雜的 TiO2納米晶粉體的制備工藝。用 X射線衍射儀（XRD）、透射電子顯微鏡（TEM）、差熱-

2、熱重分析儀（DSC-TGA）和光致發(fā)光分析儀對(duì)各種TiO2納米晶粉體的晶體結(jié)構(gòu)、晶粒尺寸、晶體轉(zhuǎn)變過(guò)程和光致發(fā)光性能進(jìn)行了分析。通過(guò)用謝樂(lè)公式、Spurr-Myers方法計(jì)算不同工藝得到TiO2納米晶粉體的晶粒大小、TiO2同素異構(gòu)晶體的相對(duì)質(zhì)量含量。用晶體生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)方程對(duì) TiO2納米晶粒生長(zhǎng)激活能進(jìn)行計(jì)算，并對(duì) TiO2納米晶粒形成進(jìn)行討論。結(jié)果表明，用溶膠凝膠法制備的TiO2納米晶粒尺寸在13~60nm。隨著升高膠凝焙燒溫度升高，

3、TiO2晶體結(jié)構(gòu)從非晶轉(zhuǎn)變到銳鈦礦再到金紅石。并首次觀察到銳鈦礦相向金紅石相轉(zhuǎn)變時(shí)，銳鈦礦（112）晶面和金紅石相（100）晶面不僅平行還存在共格位相關(guān)系。計(jì)算表明銳鈦礦相的晶粒生長(zhǎng)激活能范圍為30~40 kJmol1，金紅石相為8kJmol1。TiO2納米晶粉體光致發(fā)光譜上有6個(gè)峰，其中396nm和419nm峰分別為銳鈦礦和金紅石相的電子帶隙躍遷峰，449 nm、466nm、481nm和490nm與晶體中的各種缺陷有關(guān)。與未參雜的Ti

4、O2納米晶粉體相比，Ag離子的摻雜使銳鈦礦晶型存在的溫度范圍變寬，在低溫100℃就出現(xiàn)無(wú)定型和銳鈦礦的混合體，并能保持到高溫600℃。與未參雜的 TiO2納米晶粉體相比，Ag離子的摻雜使銳鈦礦晶型向金紅石晶型轉(zhuǎn)變的溫度范圍變窄。Ag離子的摻雜抑制了TiO2晶粒的長(zhǎng)大。TEM能夠觀察到 Ag晶粒在TiO2的晶界上形核長(zhǎng)大。與未參雜的 TiO2納米晶粉體相比， Ag離子摻雜差熱-熱重曲線在380℃多出一個(gè) AgNO3分解的放熱峰，并且使高溫