介電泳對TiO2等無機(jī)納米微粒操控定位及制備的研究.pdf

1、綜述了介電泳技術(shù)的發(fā)展歷程及其在各個(gè)領(lǐng)域的研究和應(yīng)用情況。詳細(xì)介紹了該技術(shù)在無機(jī)方面的研究進(jìn)展和優(yōu)勢。對目前的分離、操控的方法及TiO2制備方法進(jìn)行了簡單介紹。較為詳盡的闡釋了介電泳理論的定義、各物理參數(shù)在交變電場中對介電力的影響等。利用優(yōu)化后的介電泳宏觀研究裝置，對稀土等無機(jī)氧化物微粒介電響應(yīng)以及其捕獲分離做了初步的研究;首次將介電泳和溶膠-凝膠法、溶膠法結(jié)合，探索了介電泳電壓、頻率等因素對TiO2晶體生長的影響;自行設(shè)計(jì)了介電泳微陣

2、列電極芯片，組裝了顯微靜態(tài)介電泳研究系統(tǒng);對氧化物的操控定位以及影響因素和機(jī)理進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。
　　 通過一系列實(shí)驗(yàn)得出如下結(jié)論:
　　 1.宏觀條件下氧化物微粒的介電捕獲規(guī)律及影響因素
　　 (1)介電泳現(xiàn)象:空心微球、氧化鑭、氧化鈰和氧化鏑均發(fā)生了負(fù)介電泳現(xiàn)象。
　　 (2)電壓:介電場中捕獲無機(jī)氧化物微粒的數(shù)量隨著電壓的升高而增多。
　　 (3)介電泳時(shí)間:介電泳時(shí)間越長，電極對無機(jī)氧化物

3、微粒捕獲的越多。
　　 (4)流量:流量越低，介電泳捕獲效果越明顯;
　　 (5)懸浮液濃度:懸浮液初始濃度越大，介電泳捕獲效率越高。
　　 不同氧化物的介電響應(yīng)條件有較大的差異，因此可控制電壓、流量等條件實(shí)現(xiàn)不同氧化物的分離。
　　 2.介電泳/凝膠-溶膠法制備TiO2
　　 (1)首次將介電泳技術(shù)和晶體制備相結(jié)合，在介電泳的作用下，可以促使TiO2晶體從凝膠中形成;
　　 (2)當(dāng)介電

4、泳采用直流電時(shí)，所制備TiO2晶體的粒徑隨電壓的升高先增大后變小;
　　 (3)當(dāng)介電泳采用交流電時(shí)，當(dāng)頻率一定時(shí)，粒徑隨電壓的增大而增大;當(dāng)電壓一定時(shí)，頻率越高粒徑越小;
　　 (4)通過控制條件，可控制不同晶型的比例;
　　 (5)在一定非均勻電場條件下，TiO2可生長為粒徑均一的晶體。
　　 可通過電壓、頻率等因素控制TiO2晶體的粒徑和晶型。
　　 3.介電泳/溶膠法制備TiO2晶體

5、>　　 (1)首次將介電泳技術(shù)和晶體制備相結(jié)合，在介電泳力的作用下，可以促使TiO2晶體從溶膠中形成;
　　 (2)用介電泳/溶膠法制備納米TiO2所得到的晶體中，不僅出現(xiàn)了銳鈦礦的特征峰，還出現(xiàn)了少見的板鈦礦的特征峰;
　　 (3)煅燒可使納米TiO2晶體的粒徑增大，并且板鈦礦的特征峰全部消失，所得樣品為純銳鈦礦;
　　 (4)直流條件下，未煅燒的TiO2晶體的粒徑隨著直流電壓的升高先增大后減小又逐漸增大，煅

6、燒后TiO2晶體的粒徑隨著直流電壓的升高呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，且煅燒后TiO2晶體粒徑的最大值均出現(xiàn)在2～3V范圍內(nèi)。因此可通過介電泳技術(shù)控制TiO2晶粒的尺寸。
　　 (5)介電泳力可以促使溶膠法制備的TiO2沿垂直于電極方向生長。
　　 4.顯微條件下無機(jī)氧化物微粒的介電操控定位及規(guī)律
　　 (1)所研制的介電泳芯片能夠用于研究多種氧化物微粒在純水介質(zhì)中的介電響應(yīng);二氧化鈦在介質(zhì)水中發(fā)生正介電泳現(xiàn)象;而空心

7、微球、二氧化硅微球均發(fā)生負(fù)介電泳現(xiàn)象;
　　 (2)頻率對氧化物微粒的定位位置產(chǎn)生影響，可通過改變頻率實(shí)現(xiàn)對氧化物微粒的定位;
　　 (3)介電泳時(shí)間對納米TiO2富集效果有影響，隨介電泳時(shí)間增加，富集效果先增加后降低;
　　 (4)電極間距對氧化物定位產(chǎn)生影響，當(dāng)電極間距增大時(shí)，可在電極間使空心微球富集;
　　 (5)電極構(gòu)型對納米TiO2的定位有影響，并且在特定的電極結(jié)構(gòu)中，成功的實(shí)現(xiàn)了納米TiO2材