二氧化鈦納米管的制備及氣敏性研究.pdf

1、氧化鈦是一種應(yīng)用范圍非常廣泛的無機(jī)功能材料,其納米管尺寸小,比表面積大,具有很強(qiáng)的吸附能力,且TiO2具備自清潔功能,將其應(yīng)用在傳感器上可延長傳感器壽命。因此,TiO2納米管在氣體傳感領(lǐng)域有很好的應(yīng)用前景和研究價(jià)值。本文對(duì)TiO2納米管的制備工藝和氣敏性進(jìn)行了研究。
　　 試驗(yàn)以銳鈦礦氧化鈦粉體為原料用水熱法制備納米管。通過對(duì)比試驗(yàn)研究了反囪時(shí)間、反應(yīng)溫度、堿濃度等對(duì)納米管形貌的影響規(guī)律,優(yōu)化出了其最佳制備工藝。隨著反應(yīng)時(shí)間延長

2、,納米管長度增加,當(dāng)反應(yīng)時(shí)間超過48h時(shí),納米管的長度反而變短；隨著反應(yīng)溫度增加,納米管數(shù)量增多,反應(yīng)溫度達(dá)到210℃時(shí)得到全部的納米管；納米管對(duì)堿液的濃度非常敏感,當(dāng)堿液濃度為10M的時(shí)候,納米管形貌最好；粉體質(zhì)量和堿液體積的比例在0.008的時(shí)候才能得到形貌較好的納米管。納米管的最佳制備工藝參數(shù):mTiO2/VNaOH(g/ml)≈0.008、反應(yīng)溫度為210℃、反應(yīng)時(shí)間為24h、堿液濃度10M。
　　 論文在納米管制備過程

3、中研究了鹽酸濃度對(duì)納米管形貌和成分的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明:納米管酸穩(wěn)定性不是很好,隨著鹽酸濃度的增加,納米管長度變短,連續(xù)性變差,出現(xiàn)細(xì)碎的片狀物,鹽酸濃度過大,納米管可能消失。適量濃度的酸洗后納米管的成分為H2Ti3O7。
　　 通過納米管制備過程中各影響因素對(duì)納米管形貌的影響分析探究了納米管的形成機(jī)理。其形成機(jī)理是:水熱反應(yīng)過程中,氧化鈦顆粒在高溫高壓強(qiáng)堿作用下解離的層片狀產(chǎn)物卷曲成管,最后通過溶解一吸收使納米管變長。

4、　　 本文還對(duì)制備的納米管進(jìn)行了熱穩(wěn)定性研究。納米管低溫?zé)岱€(wěn)定性良好,400℃以下納米管的成分和形貌都沒有變化；熱處理溫度超過400℃時(shí),雖然納米管的成分沒有變化,但納米管發(fā)生團(tuán)簇、變短,穩(wěn)定性下降。
　　 將水洗產(chǎn)物制備成旁熱式電阻氣敏傳感器,測(cè)試其對(duì)甲苯的敏感特性。未摻雜氣敏元件對(duì)5ppm和10ppm甲苯的靈敏度分別為30％和35％,響應(yīng)時(shí)間分別為2250s和2150s,恢復(fù)時(shí)問分別為1500s和1250s；摻雜氣敏元件對(duì)