首页 纳米TiO2(二氧化钛)粉晶的XRD研究

纳米TiO2(二氧化钛)粉晶的XRD研究

举报
开通vip

纳米TiO2(二氧化钛)粉晶的XRD研究 纳米 粉晶的 研究 尹 荔松 , , “ , 周歧发 , 唐新桂 , 林光明 , 张进修“ 长沙铁道学院信息工程学院 , 湖南 长沙 中山大学物理系超细材料研究中心 , 广东 广州 摘 要 用溶胶 一 凝胶法制备 了纳米 粉 晶 。 对 不 同温度 处理的 来列粉末用 射线衍射进行 了研 究 , 发现所得粉 晶随 热 处理温度的 不 同发生 了从锐钦矿到金红于相 的转变 。 对 系列粉 晶进行 了 射线衍射点阵参量计算 , 结 合所得到 的 晶拉度 和 微 结构参数 , 发现纳米 粉晶组元 中存在着晶格崎变...

纳米TiO2(二氧化钛)粉晶的XRD研究
纳米 粉晶的 研究 尹 荔松 , , “ , 周歧发 , 唐新桂 , 林光明 , 张进修“ 长沙铁道学院信息工程学院 , 湖南 长沙 中山大学物理系超细材料研究中心 , 广东 广州 摘 要 用溶胶 一 凝胶法制备 了纳米 粉 晶 。 对 不 同温度 处理的 来列粉末用 射线衍射进行 了研 究 , 发现所得粉 晶随 热 处理温度的 不 同发生 了从锐钦矿到金红于相 的转变 。 对 系列粉 晶进行 了 射线衍射点阵参量计算 , 结 合所得到 的 晶拉度 和 微 结构参数 , 发现纳米 粉晶组元 中存在着晶格崎变 。 而 且随 热处理 温度 的 升高 , 粉末 晶拉增大 , 锐钦矿相 逐渐减 少 , 金红 石 相逻渐增多 , 锐铁矿相 与金红石 相 纳 米粉晶的点阵参童 呈现 出 了明 显的变化 , 其晶格崎变与晶拉度 和 退火温度有较密切 的 关 系 , 表现 出尺寸效应和 温度效应 。 关键词 纳米粉晶 点阵参量 晶格畸变 返者的匕吕三 引 言 年代发展起来的纳米材料 , 因其独特的性能及广阔的应 用前景而 受到 材料科学家 的青 睐 。 十几年前德国物理学家 等设想制备一种空位 、位错 、 晶界 、相界等缺陷占主体 、 晶体部分处于从属地位的材料 , 并很快在实验室研制成功晶界占 很大成分的纳米材料 。 研究工作者对纳米材料的界面组元已做 了大量工作 , 而对于晶粒本身的晶格畸变等研究相对较少 。 纳米 材料因其晶粒尺寸的变小及其独特的温度特性 , 其点阵参量会发 生变化 一 , 相应引起其晶面间距的偏移 , 发生晶格畸变 ’。 纳米 因其光敏 、气敏 、压敏〔一 等特性而在敏感器件 、光 催化降解污水等方面有着广阔的应用前景 。 研究纳米 粉晶的 点阵参量及晶格畸变 , 为进一步应用 有着重要的指导意义 , 对 进一步认识纳米材料的结构特性亦有着不可低估的帮助 。 实 验 以钦酸丁醋为前驱物 , 无水乙醇为溶剂 , 盐酸或氨水为催化 剂 , 采用 一 法制备纳米 粉晶 。 其工艺流程见文献 【 」。 粉末经不同温度 热处理均从室温开始 不同保温时间热 处理后 , 进行 射线衍射 实验 。 采用 日本理学 一 型 射 线 衍 射仪 , 源 , 管 压 管 流 为 。 扫描范围 日 一 ’ , 扫描速度 ’ 。 依照所获得 的 微 结构 , 查对 标 准 图谱 可 以确 定 出样 品 的物相 由 公式可计算出样品的平均 晶粒度 从点阵几何学的 有关知识和公式出发 , ‘ , 利用 微结构数据可以计算出晶 格常数及其畸变 。 结果与讨论 图谱及粉晶粒径 对 , 、 ℃ 、 ℃ 、 , 、 , 热处理 , 保温 、 、 、 、 系列样品进行了 物相和粒度分析 。 图 到图 是 谱线 。 由谱线可知 , ℃热处理的 丁 样品均为锐钦 矿相 , 而且随着保温时间的延长 , 特征衍射峰越尖锐 , 说明足够 的保温时间使得粉末完全晶化 。 ℃热处理的样品开始有金 红石相出现 , 而且保温时间越长 , 金红石相越多 。 ℃热处理 样品金红石相占主要成分 。 ℃热处理锐钦矿相接近消失 , 保 温 全部转化为金红石相 。 ℃热处理的样品保温 的粉 晶尚有少量锐钦矿相 , 保温 以上则全都转化为金红石相 。 由锐钦矿向金红石相转化反应遵循一级反应 〕 。 一 , 这里 。 为在时间 时的锐钦矿含量 , 为在零时刻时锐 钦矿含量 , 为反应速度常数 , 为保温时间 。 由上式可 以看 出 , 在相变温度时 , 保温时间越长锐钦矿含量越少 。 研究中同时 发现 , 同一温度处理的样品 , 保温时间越长 , 衍射峰越尖锐对称 性越好 。 由 公式 扣除仪器宽化计算出样品粒度分布见 表 。 由表可知 , 随着热处理温度的升高 , 粉晶粒度增大 。 研究中 同时发现 , 同一温度热处理的样品 , 保温时间越长 , 粒度越大 。 飞飞飞 匆 ℃ 】 ℃ ℃℃ 卜卜卜卜犷 ’ 升、、 一一喇喇喇 几 毛杭 一丁丁 习 、, —一 ‘ 一丁丁 一曰甲甲甲 “ 。邓 “ “ 图 不 同温度热处理 样品的 图 草草 】 ℃ ℃ ℃℃ ℃ ℃℃℃℃℃℃ 口口口 ⋯ 一 且妙取 六六 七七入卫 趁趁趁仁仁 犯 人 五 ,, 匕匕〔二二 仁仁仁仁 人 抓 户户内内户 人 卜卜 , ‘ 尸 电 , 目翻‘‘目电门 , 口 一 , 一 , ,, 图 不 同温度热处理 样 品的 图 , 基金来源 广州市重点项 目资助 收稿 日期 一 一 功能材料 卯 , © 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 长 , 畸变变小 。 ℃锐钦矿相有类似于 ℃ 、 ℃的变化趋 势 , 只不过变化幅度变小 。 ℃锐钦矿 、金红石相以及 ℃金 红石相 随保温 时 间 延 长 , 畸变变化 不 大 , 而 且 畸变 均较 小 。 ℃金红石相畸变随保温时间延长有较大变化 , ℃金红石 相则变化较小 。 研究中同时发现 , 保温 之前 , 晶格畸变较大 , 大于 之后 , 畸变 已变化较小 。 同时也注意到 , 粒度越小 , 晶格 畸变越大 。 二暑男 毛二七。加 亡一甲三七 ,, 。 。 ‘‘‘ , , “ ,,, 一一 。 」」夙 卜 , 」」日万牛牛 压压 即刁了了 八八 撼人人 邓 “ 图 ℃温度热处理 不 同保温 时间样品 的 图 ℃ 表 不同热处理温度样品的粒度分布 单位 一 门 ℃ 图 不 同温度热处理 的锐铁矿相 纳米 粒径及 畸变图 一 一 毛仁一七习们乙 ,‘月月月九内加丹‘月月 任匕︸,里。妞几 时时间 , 亡亡 酬洲〕七七 七七 《 ℃℃ ℃℃ 巧 , , 石尸工卫七日的乙 弱 点阵常数计算 由点阵几何有关知识和公式 , 依据所得 的 微结构数 据 , 计算得到点阵常数 、 。 及其轴比 。 如表 所示 。 由表可 知 低温热处理粒径 比较小的样品 , 其轴 比变化较大 , 而高温热 处理粒径较大的样品 , 其轴比越接近 。 研究中同时发现 , 同一 温度热处理的样品 , 保温时间长的 , 其轴 比越接近 。 轴 比变化 是晶格畸变的结果和表现 。 由表 可以看出 , 轴 比偏离 较大 的样品 , 其粒子尺寸较小 。 表 不同温度保温 下晶格常数 、轴比和面间距变化情况 帕 图 ℃温度热处理 不 同保 温 时间 的金 红 石 相 纳米 粒 径及 畸变图 一 一 ℃ 一 门 使名 比 】 温温度度 △ 叨 △ 刃 七七七七七七 ,,, 印印 《 以以 」」 叉洲 加 叨 《减月 叨 以 刁 泌 匀筋加 三口勺月叻山一。妞 晶格畸变 八 晶体 射线衍射的布拉格方程的一般表达式为 入 日 对其微分可得到 △口 一 日 · △ 而参考衍射 何图 ‘ , 有 月 , 故 日△ 因而 △ 明 依据式 , 参照 微结构数据 , 可计算得到系列样品的 晶格畸变 △ 之值 , 图 一 是锐钦矿和金红石相的粒径及畸 变曲线 。 由图可以看出 , ℃样品锐钦矿相粒径较小 , 畸变随 保温时间变化较大 , ℃锐钦矿相畸变较大 , 但随保温时间增 功能材料 , 图 ℃温度热处理 不 同保温 时间 的金 红 石 相 纳米 粒 径及 畸变图 一 一 ℃ 结 论 采用 。卜 法成功制备了纳米 粉晶 。 研究表 明 , ℃热处理的样品为锐钦矿相 。 ℃ 已有金红石相出现 。 且随着保温时间的不同 , 金红石相逐渐增多 。 ℃ 处理后 , 样品全部转化为金红石相 。 纳米 粉晶中存在着 明显的晶 格畸变 , 且随着粒子尺寸的减小 , 晶格畸变越明显 。 粉晶的粒度 随热处理温度及保温时间发生变化 。 热处理温度越高 , 保温时 间越长 , 粒径越大 。 纳米粉晶表现出明显的温度效应及尺寸效 应 。 至于晶格畸变随粒径变化而变化的机理 , 以及不同温度不 同保温时间所引起的粒子畸变幅度的内在机理正在进一步研究 之中。 下转第 页 © 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 了 一 了。 石二 在 一 的温区范围内 , 动态曲线缓慢下降 , 这是因为 , 一方面由于温度上升使得振动 自由度逐渐开放 , 但开放的 自由 度数增加缓慢 , 因而相对介电常数随温升缓慢升高 另一方面由 于温度上升使得极化方向的有序性受到破坏 , 又使其相对介 电 常数随温升而降低 , 这两个效应的综合结果 , 使得动态曲线缓慢 下降 。 约在 ℃处 随掺锰浓度不同而略有不同 , 振动 自由度 大量开放 , 由式 可知 , 。 急剧上升 , 这就是测试结果 中相对 介电常数异常跃 升 出现 的原因 。 由 。 。 的分布规律 可知 , 在 时 , 上升最大最快 , 当频率 “ 增加时 , 公 减少 , 故相 对介电常数随测试电场频率的增加而逐渐降低 。 对掺锰铁酸钡陶瓷复合材料居里点较纯钦酸钡材料略有升 高的原因 , 我们将另文讨论 , 此处不再叙述 。 致谢 此课题得到华中理工大学激光技术国家重点实验室 资助 , 特此感谢 。 参 考 文 献 周东祥 , 等 户 材料及应用 , 华中理工大学出版社 , 张端明 , 张新宇 , 彭芳明 , 等 无机材料学报 , , 张端明 , 杨海 , 彭芳明 , 等 华中理工大学学报 , , , 一 , 一 日 ‘ , 日〔 尸 , , , 日 ‘ , 日 , , 户 , 即 , , , , 拍 , , 科 , 一 一 一 阳 , 由 , , 触 一 柱 山 山 瑙妞 宇 ‘若息若队谷厄谷息谷队谷从釜熟穿幼丹谷厄翁熟枯巨谷厄釜厄享备熟釜队谷熟谷息若队谷队谷息爷厄宇 ‘若队谷么谷熟宇 荞俗队釜从尧荞 、谷息括辫、宇嘴熟 加荟从谷厄毛荞‘谷从拓队招冲 萍、釜冲轰冲备荞浇井尧荞、务凡分幼丹 上接第 页 参 考 文 献 扮 啪 , 姗 , , , , 刘学东 , 卢柯 , 丁幅哲 , 等 科学通报 , , 柳林 , 李兵 , 丁星兆 , 等 科学通报 , 叶锡生 , 沙健 , 焦正宽 , 等 真空科学与技术 , , 周歧发 , 伍尚华 , 等 中山大学学报 自然科学版 , , 扮 , , , , 二 尹荔松 , 周歧发 , 等 功能材料 , , 『 一 袱 叮 , , 水 , 户 克鲁格 , 亚历山大 , 合著 , 盛世雄 , 等译 射线衍射技术 , 冶金 出版社 , 李树棠 晶体 射线衍射学基础 , 冶金工业出版社 , , 地 , 丫 , , 日 , 私 , , 日 〔 , 一 , , , 卜 , 尸 , , 卜 , , 加 口四 一 一 附 , 的 阁 , 一 骊 , 一 心 ’ , 阳 , , 由 一 】 功能材料 , © 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
本文档为【纳米TiO2(二氧化钛)粉晶的XRD研究】,请使用软件OFFICE或WPS软件打开。作品中的文字与图均可以修改和编辑, 图片更改请在作品中右键图片并更换,文字修改请直接点击文字进行修改,也可以新增和删除文档中的内容。
该文档来自用户分享,如有侵权行为请发邮件ishare@vip.sina.com联系网站客服,我们会及时删除。
[版权声明] 本站所有资料为用户分享产生,若发现您的权利被侵害,请联系客服邮件isharekefu@iask.cn,我们尽快处理。
本作品所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用。
网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽..)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
下载需要: 免费 已有0 人下载
最新资料
资料动态
专题动态
is_767759
暂无简介~
格式:pdf
大小:184KB
软件:PDF阅读器
页数:3
分类:理学
上传时间:2011-10-22
浏览量:187