纳米材料及表征

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1、浅谈纳米二氧化钛及表征刘林(攀枝花学院四川)【摘要】：本文简要介绍了纳米二氧化钛的结构、性质、表征及其测量方法。【关键字】：纳米二氧化钛结构性质表征前言二氧化钛（TiO2），俗称钛白粉，是仅次于合成氨和磷酸的世界无机化工产品汇总销售量第三的产品。在化工生产领域占据着极其重要的地位。目前全球二氧化钛市场销售量已近400万吨，二氧化钛的消费60%用于涂料，16%用于塑料，14%用于造纸，3%用于印刷油墨，7%用于其它（如陶瓷、化妆品、医药等）。纳米二氧化钛一般是指特征维度尺寸在纳米数量级的二氧化钛颗粒，它具有比表面积大、磁性强、光吸收性好、表面活性大、热导性好、分散性好等性能，因而备受

2、国内外研究学者的关注。纳米二氧化钛在环保、建筑、医药、化妆品、多功能材料、抗菌剂等诸多方面均有重要用途。纳米二氧化钛由于对紫外光有着很好的屏蔽能力，可用于制造化妆品和包装材料，制作多种消毒、防臭和水果保鲜用品；由于其分散性好、不沉降可用于高档油墨[1、2]。1纳米TiO21.1纳米TiO2的结构纳米二氧化钛有三种晶体结构，即锐钛矿、金红石及板钛矿。它们组成结构的基本单位是TiO6八面体，锐钛矿机构由TiO6八面体通过共边组成，而金红石和板钛矿结构则由TiO6八面体共顶点且共边组成。金红石的结构式建立在由O的密堆上，尽管它的晶体结构不是一种密堆积方式。板钛矿的结构是由O密堆积而成的，

3、Ti原子处于八面体的中心位，不同于金红石结构。板钛矿中的TiO6八面体对于理想的八面体也稍微有变形，这一点与金红石型的结构类似。其中金红石型和锐钛矿型TiO2均具有光催化活性，尤其以锐钛矿型光催化活性最佳。TiO2分子极性很强，强极性使TiO6表面吸附水分子使水分子极化而形成羟基。这种表面羟基的特殊结构使其表面改性成为可能，作为广义碱与改性剂结合从而完成表面改性[3]。1.2纳米TiO2的性质[4]（1）高稳定性。超细二氧化钛熔点大于18000C，热分解温度大于20000C,具有很高的化学稳定性、热稳定性、耐候性、耐化学腐蚀性。（2）光催化性和无毒性。纳米二氧化钛利用自然光、常温、

4、常压、即可催化分解细菌和污染物，且能长期有利于生态自然环境，其中用于分解肺水中有机物的报道最多。（3）透明性和颜色效应。普通太白粉有一定的吸收紫外线能力，超细二氧化钛没有遮盖力，因而称为透“二氧化钛”。纳米二氧化钛的质点很小又很透明性，还能大量阻隔紫外线，从而产生颜色效应。2纳米二氧化钛的表征2.1TiO2红外光谱表征红外用于对纳米二氧化钛的鉴定和结构分析。二氧化钛溶胶的红外光图谱如图2-1和图2-2所示，3400cm-1附近是OH¯基团伸缩振动的吸收峰，与游离水（毛细孔水和表面吸附水）有关，从室温的3378.22cm-1位移到1000C热处理的3385.56cm-1,3000C热

5、处理的3423.26cm-1（室温）、1650.22cm-1（3000C）是H—O—H链之间的弯曲振动的吸收峰，与化学吸附水有关，到了5000C以后峰消失，说明化学吸附水也失掉了。图2-11000C、3000C退火样品的红外光谱图图2-2不同退火温度样品的红外光谱图2920.50cm-1和2858.20cm-1（室温）是—CH2—形成的非对称伸缩和对称伸缩吸收双峰，1000C为2850.24cm-1,3000C则为2923.79cm-1；1458cm-1、1371.88cm-1（室温）和1451.84cm-1（1000C）是CH3和CH2的基团C—H链弯曲振动的吸收峰；1074.6

6、4cm-1和1076.79cm-1是C—C—O向外伸缩吸收峰；912.05cm-1是C—C—O的向内伸缩吸收峰；这些有机基团在5000C完全消失，只剩下TiO2的吸收峰。700~400cm-1区域为Ti—O键的红外吸收区域。随着热处理温度提高，700~400cm-1间的宽峰峰形逐渐锐化，表明分体的粒径逐渐增大，由室温的523.91cm-1降到513.69cm-1，发生了位移，应为纳米粒子的小尺寸效应引起的。7000C时为519.14cm-1，从XRD分析此时为金红石结构，应为金红石相的特征吸收峰。3000C时于448.78cm-1处分裂出一小峰，5000C变为明显的双峰，为418.

7、10cm-1和408.08cm-1处，408.08cm-1时此峰课断定纳米晶已向金红石相发生了转变[5]。7000C时此峰强度增大，可以此处的出峰情况作为考查向金红石相转变情况的手段。2.2TiO2紫外—可见光谱表征用紫外可见分光光度计测定薄膜样品的光吸收范围和吸收极限。图2-3为不同温度处理的二氧化钛薄膜紫外分析图，样品在不同温度煅烧下显示出不同的最大吸收光度。在3000C有较弱吸收，此温度下TiO2为无定型结构，Ti—O—C对紫外没有吸收但有散射，另外有些没有蒸发