特殊形貌纳米二氧化钛和钛酸钙的制备表征与性能研究

【摘要】近年来,空心纳米结构材料由于具有许多特异的性能而引起了广泛的关注。本文创新性的以超重力法制备的形貌和粒度可控的纳米CaC03为模板制备出具有不同形貌的空心结构的二氧化钛和钛酸钙材料。主要的研究内容和结果如下：本论文研究了以钛酸丁酯为前驱体,无水乙醇为溶剂,制备适合用于合成纳米空心钛基材料用溶胶的影响因素,得到了较佳的工艺参数。首次以超重力法制备的立方形和针状CaC03为无机物模板,在非水体系中通过控制钛酸丁酯的水解-缩聚速度,在碳酸钙颗粒表面包覆一层纳米级的水合二氧化钛,经稀酸溶解的方法去除CaC03模板,成功地制备出纳米Ti02空心球和Ti02纳米管。纳米Ti02空心球内径约60-100nm,壁厚10nm左右；TiO2纳米管内径粗端200～300nm,细端100～150nm,管长在2.5～4μm,管壁厚度在20～30nm；经光催化降解苯酚的实验结果表明,空心结构的二氧化钛具有较好的光催化效果,空心结构有利于光催化反应中的吸附及催化剂的回收再循环利用。利用超重力制备方法合成的碳酸钙粒径和形态可以调控的特点,首次以不同形貌的碳酸钙为形态控制模板,以表面活性剂为孔结构导向剂的双模板法,合成具有介孔结构的空心Ti02纳米球和纳米管。为制备不同形貌空心介孔材料提供了一种新的合成方法。通过氮气吸附等温线和BJH孔径分布曲线分析表明,二氧化钛空心球具有介孔结构,孔径集中在4.26nm左右,BET可达542.24m2/g,孔容0.72cm3/g;经450℃煅烧后,比表面积降至296.57m2/g,孔径分布变宽,孔径增大到5nm。以针状碳酸钙为模板制备的介孔TiO2纳米管,TiO2纳米管的孔分布集中在7.45nm,BET为328.01m2/g,孔容为0.847cm3/g；高分辨电镜照片可以看到管壁上排列的虫状孑L(Worm-likeHole)。另外研究了制备条件对二氧化钛纳米管的介孔结构的影响。经过研究认为双模板法制备空心介孔二氧化钛的形成过程可分为三步：首先一部分表面活性剂静电吸附到碳酸钙颗粒表面,吸附到表面的表面活性剂分子的疏水端又与溶液中的表面活性剂分子(So)的疏水端缔合,从而在颗粒表面发生聚集；当中性无机物种(I0),与表面活性剂分子(So)接近时发生氢键相互作用,形成具有有机-无机复合的两亲分子,聚集形成表面胶束；在溶剂不断蒸发过程中,二氧化钛与表面活性剂胶束在碳酸钙表面形成表面胶束进行自组装,缩聚形成了二氧化钛孔壁。首次通过低温(≤600℃)煅烧的方法合成了具有空心球形和空心管状的钛酸钙。钛酸钙纳米空心球的内径为80-100nm,壁厚均匀；纳米管内径在150～250nm,长度在2-3μm；壁厚可由二氧化钛的包覆量在10nm-50nm调节。认为钛酸钙低温合成的形成原因是：水合二氧化钛是成膜包覆在碳酸钙颗粒表面；其次碳酸钙本身是纳米颗粒,具有很高的表面能；从而使得反应活化能低,在较低温度下就能发生反应。
【作者】高立东；
【导师】陈建峰；
【作者基本信息】北京化工大学，化学工艺，2006，博士
【关键词】二氧化钛；纳米管；空心微球；介孔结构；溶胶凝胶法；孔径分布；钛酸钙；

【参考文献】
[1]钟雪莹.混合灵敏度法在飞机起飞着陆模拟试验中的应用研究[D].哈尔滨工业大学,机械工程,2013,硕士.
[2]王毅.基于多智能体的工业监控人机交互系统[D].北京化工大学,控制科学与工程,2013,硕士.
[3]李金金.广义纳米光机械系统的光学传播特性及其应用[D].上海交通大学,2012.
[4]张立新.微机应用中几种串行接口的对比分析[J].冶金自动化,1987,04:29-32.
[5]槐柳.基于需求转移存在的衰退期产品赊销决策优化模型研究[D].河北经贸大学,技术经济及管理,2012,硕士.
[6]刘阳,季宏伟,周德凤,朱晓飞,李朝辉.TiO_2/LaFeO_3微纳米纤维的可控制备及光催化性能[J].高等学校化学学报,2014,01:19-25.
[7]牛雪虹.水压比例节流阀的设计及仿真研究[D].兰州理工大学,机械电子工程,2013,硕士.
[8]张静.我国城市社区管理体制问题研究[D].苏州大学,行政管理,2003,硕士.
[9]董昊霖.劳动争议案件裁审关系及其衔接问题概述[D].西南政法大学,民事诉讼法（专业学位）,2012,硕士.
[10]李虹.企业知识管理研究[D].广西大学,科学技术哲学,2004,硕士.
[11]高翔.外观设计专利侵权判断原则研究[D].中国政法大学,民商法学,2012,硕士.
[12]杨健.D公司（中国）应急物流的成因与解决方案研究[D].复旦大学,项目管理（专业学位）,2012,硕士.
[13]郑祥臣.管、棒材矫直机矫直辊辊形及其工艺参数研究[D].东北大学,机械电子工程,2010,硕士.
[14]李湘军.郑南—利津地区沙三下及沙四段储层评价[D].中国海洋大学,地质工程,2003,硕士.
[15]李建军.电敏水凝胶作为正渗透汲取物质的效能研究[D].大连理工大学,2014.
[16]邵明杰.基于微视频资源的翻转课堂在实验教学中的应用研究[D].华中师范大学,教育技术学,2014,硕士.
[17]谢晓琦.“首要标准”语境下改造罪犯的路径探索[D].华东政法大学,法律（专业学位）,2012,硕士.
[18]胡茜茜.法官责任追究机制之完善[D].浙江工商大学,诉讼法学,2013,硕士.
[19]李翔.基于两级功率变换拓扑的高效率DC-DC变换器研究[D].南京理工大学,电子与通信工程,2012,硕士.
[20]沈甸.收费制度对高等师范院校生源结构和质量的影响[D].华东师范大学,教育学原理,2001,硕士.
[21]张国辉.地源热泵系统技术经济性评价研究[D].武汉理工大学,土木工程建造与管理,2012,硕士.
[22]刘桂鲜.用14mm型同轴功率标准测定N型传递标准[J].宇航计测技术.1990(05)
[23]刘志雄,陈旭.中国与马来西亚双边贸易流量及贸易潜力研究[J].东南亚纵横,2014,07:36-41.
[24]杨金英.国际公约和英国国内成文法中言语行为的对比研究[D].西南政法大学,外国语言学及应用语言学,2012,硕士.
[25]张来新,王冬梅,马琳.有机生物环境分析中的新技术与新方法[J].应用化工,2011,11:2018-2021.
[26]杜娟.基于J2EE的MVC设计模式的研究和实现[D].河海大学,计算机应用技术,2004,硕士.
[27]甘中强.企业Web应用集成平台的设计与实现[D].重庆大学,计算机技术（专业学位）,2014,硕士.
[28]栗明.基于MESH网络的煤矿数字视频监控系统的设计实现[D].郑州大学,通信与信息系统（专业学位）,2013,硕士.
[29]郗艳国.颅脑损伤患者生活质量量表中文版本效度和信度的初步评价[D].天津医科大学,外科学,2009,硕士.
[30]韩媛媛.基于数据挖掘技术的电压监测管理系统的应用研究[D].江苏科技大学,电子与通信工程（专业学位）,2014,硕士.
[31]万子渝.小学语文教学中现代化教学手段应用探究[D].信阳师范学院,学科教学,2014,硕士.
[32]王建新.新型含氟液晶合成及液晶性研究[D].华东理工大学,有机化学,2014,硕士.
[33]刘海棠.铁路施工企业内部控制评价问题研究[D].景德镇陶瓷学院,会计学,2014,硕士.
[34]彭晓华.我国用税权法制化研究[D].湘潭大学,法律,2011,硕士.
[35]周渝生,曹传根.国外高炉铜冷却壁的应用[J].炼铁.1999(06)
[36]谭新祥.地铁再生制动能量用于动力照明系统的方案研究[D].西南交通大学,轨道交通电气化与自动化,2014,硕士.
[37]吴熔秀.戏曲演员的创作思维[D].中国戏曲学院,戏剧戏曲学,2014,硕士.
[38]吴尧.科尔沁沙丘—草甸相间地区植被蒸发蒸腾量变化规律研究[D].内蒙古农业大学,农业水土工程,2014,博士.
[39]冷爽.无线网络室内定位算法研究[D].黑龙江大学,电子与通信工程,2013,硕士.
[40]赵佳.非洲留学生汉语学习策略研究[D].东北师范大学,对外汉语,2012,硕士.
[41]张善溪.中国责任政府建设面临的问题与对策[D].河北师范大学,宪法学与行政法学,2013,硕士.
[42]王世伟.考虑风险和权力结构的双渠道定价策略研究[D].青岛大学,管理科学与工程,2013,硕士.
[43]阳恩松.转型经济中民营企业制度创业策略及作用机制的探索性案例研究[D].浙江工商大学,企业管理,2014,硕士.
[44]赵子巍.实时岩移变形监测可视化数据分析处理系统软件开发[D].长沙矿山研究院,采矿工程,2013,硕士.
[45]王昕羽.鲁迅与女性的诗学对话探究[D].东北师范大学,中国现当代文学,2012,硕士.
[46]金效兴.低微重力场下池内沸腾气泡动力学及传热数值模拟[D].上海大学,材料加工工程,2014,硕士.
[47]戎融.网络舆论监督与权力伦理构建研究[D].华侨大学,伦理学,2014,硕士.
[48]潘美玲.社会管理哲学论纲[D].湖南科技大学,马克思主义哲学,2013,硕士.
[49]赵娅敏.上海与釜山城市更新改造模式对比研究[D].华东师范大学,设计艺术学,2013,硕士.
[50]唐薇.吉林市天主教文化旅游资源开发研究[D].东北师范大学,历史地理学,2012,硕士.