| 以纳米管钛酸钠、纳米管钛酸为前驱体制备新功能 | |
| 王晓冬 | |
| Subtype | 理学博士 |
| Thesis Advisor | 党鸿辛 |
| 2006-12-06 | |
| Degree Grantor | 中国科学院研究生院 |
| Department | 固体润滑国家重点实验室 |
| Degree Discipline | 物理化学（含：化学物理） |
| Keyword | 纳米管钛酸钠 纳米管钛酸 离子交换 熔盐 光催化 Nanotube Sodium Titanate Nanotube Titanate Acid Ion-exchange Molten Salt Photocatalysis |
| Abstract | 本文主要以纳米管Na2Ti2O4(OH)2 和纳米管H2Ti2O4(OH)2 为前驱体，采用离子交换、热处理等方法，制备了一些具有新功能的纳米材料，利用TEM、XRD、XPS、ESR、EDS、TG、DTG、DSC 等手段对这些新材料进行了表征，评价了一些材料的光吸附-脱附、光电、光催化等性质。通过上述研究工作，我们得到了以下一些有创新性的结果： 1. 以纳米管H2Ti2O4(OH)2 为前驱体，采用离子交换法制备的类纳米管钛酸银，在相对较宽的可见光区有显著的吸收，在暗态和可见光作用下，这种新材料对C3H6 表现出一种有趣的交替吸附和脱附行为。其原因是，在类纳米管钛酸银表面存在着两种C3H6 吸附活性位（Tin+和Agm+）。在暗态，C3H6 在Tin+上吸附而同时在Agm+上脱附。在可见光照射下，C3H6 在Agm+上吸附而同时在Tin+上脱附。由于吸附速率与脱附速率相差较大，所以出现了在可见光照射下及暗态丙烯在类纳米管钛酸银表面交替吸附-脱附的现象。 2. 对纳米管H2Ti2O4(OH)2 进行高温脱水处理（400 - 700 ℃），可以制备一种新型纳米尺寸的TiO2（锐钛矿型）。这种高温处理脱水处理的纳米管钛酸（HD-NTA）具有独特的缺陷结构，在可见光的照射下（λ ≥ 420nm, Ephoton = 2.95 eV）表现为p-型半导体的行为，而在紫外光照射下（λ = 365nm, Ephoton = 3.40 eV）表现为n-型半导体的行为。 3. 以纳米管Na2Ti2O4(OH)2为前驱体，与熔融的LiNO3进行锂-钠离子交换，可以成功地制得纳米管钛酸锂。离子交换产物LiyTiO2包含两种不同晶型的相：立方尖晶石Li2Ti2O4相和锐钛矿LixTiO2相(x＜0.1)；在熔融LiNO3中，锂-钠离子交换速度快，且交换完全；500 ℃处理可以提高尖晶石相的含量，改变两种不同晶相之间的比例。 4. 在KOH 溶液中，用K+离子置换了钛酸纳米管（H2Ti2O4(OH)2）中的部分H+离子，引起纳米管的结构和形貌发生改变，得到了钛酸钾纳米纤维（K1.34H0.66Ti2O4(OH)2）。与H2Ti2O4(OH)2 纳米管相比，钛酸钾纳米纤维具有较高的热稳定性。采用熔盐离子交换法，以KNO3 与纳米管钛酸钠进行离子交换反应，EDS 结果表明，经过9h 离子交换反应达到平衡， TEM 显示该24h 交换产物仍保持纳米管状， 组成为K0.50Na0.26H1.24Ti2O4(OH)2，结构与纳米管Na2Ti2O4(OH)2 相同，具有高的BET 比表面积和多孔结构。 5. 镶嵌Pt的纳米管钛酸（PNTA）因含有捕获单电子的氧空位Vo而对可见光有响应。纳米管中的Pt粒子由Pt0和PtO共同组成，它们在光催化反应过程中可以捕获激发至导带的电子，将光生电子和空穴有效分离并转移至TiO2表面，因此，在空气中PNTA对丙烯的可见光催化消除反应具有活性。 6. 采用简易的常压化学合成方法，即用浓LiOH 水溶液（5M）与TiO2（锐钛矿）反应，得到的是一种纳米颗粒状的产物，通过分析表征，该纳米颗粒为岩盐型的LiTiO2，a = 4.14 Å。岩盐型LiTiO2 为非化学计量化合物，在≤500 ℃LiTiO2 晶型是稳定的。在室温下具有较强的吸水性。 |
| Subject Area | 纳米材料 |
| Document Type | 学位论文 |
| Identifier | http://ir.licp.cn/handle/362003/3005 |
| Collection | 固体润滑国家重点实验室（LSL） |
| Recommended Citation GB/T 7714 | 王晓冬. 以纳米管钛酸钠、纳米管钛酸为前驱体制备新功能[D]. 中国科学院研究生院,2006. |
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