[發明專利]TiO2水助低溫結晶的熱分析方法

有效

• 申請號: 201410069907.3
• 申請日: 2014-02-28
• 公開（公告）號: CN103822939A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 顧敏芬;馬青玉;王昉;李鋼
• 申請（專利權）人: 南京師范大學
• 主分類號: G01N25/14
• 分類號: G01N25/14
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 韓朝暉

技術領域

本發明屬于分析測試技術領域，涉及一種熱分析方法，具體涉及一種TiO₂水助低溫結晶的熱分析方法。

背景技術

以TiO₂為代表的多孔金屬氧化物材料因其大的比表面積而受到越來越多的重視，被廣泛地應用于超級電容器、藥物輸送、傳感器、生物材料等領域。同時，銳鈦礦型的TiO₂作為一種典型的光催化氧化劑，因其具有活性高、穩定性好、對人體無害、來源成本低等優勢而被廣泛地應用于環境污染物的處理之中。

TiO₂主要晶形為銳鈦型和金紅石型，通常，隨熱處理溫度的升高，TiO₂的晶相結構由非晶到銳鈦礦型再到金紅石型轉變。盡管之前有許多人提出了獲得高性能TiO₂的合成方法（如Lars?Robben,?Adel?A.?Ismail,?Sven?Jare?Lohmeier,?Armin?Feldhoff,?Detlef??W.?Bahnemann,and?Josef-Christian?Buhl，Facile?Synthesis?of?Highly?Ordered?Mesoporous?and?Well?Crystalline?TiO₂:?Impact?of?Different?Gas?Atmosphere?and?Calcination?Temperatures?on?Structural?Properties，Chem.?Mater.?2012,?24,?1268?1275；張毓芳、張正國、方曉明，TiO₂?一維納米材料及其納米結構的合成，化學進展，2007.4?19（4），P494-501；Ji?Bong?Joo,?Qiao?Zhang,?Michael?Dahl,?Ilkeun?Lee,?James?Goebl,?Francisco?Zaera?and?Yadong?Yin,Control?of?the?nanoscale?crystallinity?in?mesoporous?TiO₂?shells?for?enhanced?photocatalytic?activity,?Energy?Environ.?Sci.,?2012,?5,?6321–6327），但是合成大比表面積和高結晶度的多孔TiO₂仍然具有挑戰性，因為通常采用常規方法合成得到的TiO₂是相對高比表面積的無定型態，要通過采用大于300℃的熱處理（煅燒）來得到結晶相的TiO₂產品，然而熱處理過程中會存在一種不可逆轉的孔塌陷，從而使結晶相TiO₂的比表面積極大減少（Wang,?Y.-Q.,?et?al.,?Mesoporous?titanium?dioxide:?sonochemical?synthesis?and?application?in?dye-sensitized?solar?cells.?Journal?of?Materials?Chemistry,?2001.?11(2):?p.?521-526.）。為了克服這個問題，Yin組提出了一種通過包覆一層薄的二氧化硅以穩定二氧化鈦納米顆粒，然后用高溫煅燒，最后通過氫氧化鈉刻蝕來獲得多孔TiO₂以及提高結晶度的方法，但是這種方法因為要有很多的中間步驟而顯得略微有些復雜（Ji?Bong?Joo,?Qiao?Zhang,?Ilkeun?Lee,?Michael?Dahl,?Francisco?Zaera,?and?Yadong?Yin，Mesoporous?Anatase?Titania?Hollow?Nanostructures?though?Silica-Protected?Calcination，Adv.?Funct.?Mater.?2012,?22,?166–174；?Michael?Dahl,?Suzanne?Dang,?Ji?Bong?Joo,?Qiao?Zhang?and?Yadong?Yin，?Control?of?the?crystallinity?in?TiO2?microspheres?through?silica?impregnation）。最近發現，TiO₂前驅體放在水中老化，可以得到銳鈦礦晶型的TiO₂。例如Zhong等發展了一種簡單的通過回流冷卻乙酸醇鈦的原位水解法合成了擁有244.6?m²g^-1比表面積的分層納米孔TiO₂樣品（Zhong,?L.-S.,?et?al.,?Facile?synthesis?of?nanoporous?anatase?spheres?and?their?environmental?applications.?Chemical?Communications,?2008(10):?p.?1184-1186.）；Domen?等也報告了通過簡單地在室溫條件下浸濕，無定型的TiO₂納米管會轉化成銳鈦型，但是需要比較長的時間(3天)（Wang,?D.,?et?al.,?Spontaneous?Phase?and?Morphology?Transformations?of?Anodized?Titania?Nanotubes?Induced?by?Water?at?Room?Temperature.?Nano?Letters,?2011.?11(9):?p.?3649-3655）。