二氧化钛纳米材料的精细制备开题报告

1. 研究目的与意义

纳米TiO2由于具有活性高、稳定性好、对人体无毒、成本低且在太阳能储存和利用、光化学转换、废水处理、自洁表面等方面的广泛应用而成为最具潜力的光催化剂。但TiO2的电子和空穴容易发生复合，光催化效率低，因此，为了提高光催化剂的光谱响应范围和催化效率，人们采用了多种方法和手段以改善TiO2的这一性质缺陷。迄今已成功的制备出了TiO2纳米颗粒、纳米线、纳米管等。随着人们对纳米材料认识的不断深入，对其研究也逐渐从制备简单的纳米纤维向设计和可控合成具有特定功能性质的纳米复合材料方面过度。具有核/壳结构的纳米复合材料是这种复合材料的一种典型的形式。核/壳复合结构纳米材料是一种构造新颖的、由一种纳米材料通过化学键或其他相互作用将另一种纳米材料包覆起来形成有序纳米尺度的组装结构，是更高层次的复合纳米结构。这种结构可以产生单一纳米纤维无法得到的新性能，具有比单一纳米材料更广阔的应用前景，因而受到国内外广泛的关注。

2. 课题关键问题和重难点

相对于TiO2纳米材料的常规制备技术如水热法、凝胶法、模板法等,制备TiO2纳米管阵列的阳极氧化法有如下技术优势:低电压;小电流;常温,常压下即可完成;可操作性强,易工业化，不容易在实验室操作。在产品的最终形貌和实际应用方面,水热法、凝胶法制备的TiO2多为粉体结构,难以控制最终产品尺寸使之达到均匀一致，并且水热法制备TiO2纳米材料可调控性差;虽然模板法能制备出特定尺寸的TiO2纳米材料,但去除模板之后,所得产品依然是杂乱无序的。

反应温度和反应时间对二氧化钛电化学性能的影响。研究表明，反应温度和反应时间会影响材料粒径的大小、形状的规整性及分散性，从而会对其电化学性能产生影响。如果控制不好容易形成不同形貌的二氧化钛,包括实心微球、空心球和暴露晶面块状锐钛矿微晶。所以在制备的过程中温度和时间的控制非常重要。

3. 国内外研究现状（文献综述）

1二氧化钛的性质及应用

二氧化钛俗称钛白粉，钛糖。化学方程式tio2，能溶于热浓硫酸、盐酸、硝酸。二氧化钛一般分锐钛矿型和金红石型。摩尔质量79.8658gmol-1。物理结构：金红石型、锐钛矿型；结晶系、四方晶系。二氧化钛属于热稳定性好的物质，二氧化钛虽有亲水性，但是吸湿性并不太强，金红石型与锐钛矿型相比较小。二氧化钛还具有光化学活性。熔点和沸点：由于锐钛矿型和板钛型二氧化钛在高温下都会转变成金红石型，因此板钛型和锐钛矿型二氧化钛的熔点和沸点实际上是不存在的。只有金红石型二氧化钛有熔点和沸点，金红石型二氧化钛的熔点为1850℃、空气中的熔点(183015)℃、富氧中的熔点1879℃，熔点与二氧化钛的纯度有关。金红石型二氧化钛的沸点为(3200300)k，在此高温下二氧化钛稍有挥发性。二氧化钛具有半导体的性能，它的电导率随温度的上升而迅速增加，而且对缺氧也非常敏感。总的来说二氧化钛是一种非常特别的物质。

2二氧化钛纳米材料制备方法

4. 研究方案

钛酸纳米线水溶液的制备及生长过程探究

1.钛酸纳米线水溶液的制备方法

称取50 mg p25粉末，加入烧杯中，加入16 ml 10 mol/l naoh ，超声15 min使其分散均匀，溶液呈乳白色且分散均匀。将溶液转移至20 ml四氟乙烯内衬中，装入水热釜密封，放入烘箱内，设定水热时间为20 h，温度为200 c。待水热反应结束后，冷却至室温。将水热釜打开，小心取出内衬，将上层清液舍去，将下层白色絮状沉淀物转移至离心管内。用18 mΩ超纯水将产物离心水洗至ph=7（离心机，转速为12000 r/min）后，超声30 min分散均匀，即可获得乳白色丝滑溶液，即钛酸纳米线水溶液。将一定体积的钛酸纳米线水溶液，在40 c中真空干燥后，精确称重。从而可以计算出对应水溶液中钛酸纳米线的浓度。根据该浓度，用超纯水将上述溶液稀释到1 mg/ml，密封冷藏，待用。

2. 钛酸纳米线生长过程探究

5. 工作计划

1月2号-1月9号：查阅、收集相关文献资料，设计实验方案，撰写开题报告 。

1月12-1月9号：撰写开题报告ppt准备演讲，外文文献翻译，做基本实验。

(第一学期内完成)2月23号-3月8日：做实验，记录数据，处理讨论数据结果，准备期中小结。