二氧化钛纳米管及其水热法制备机理研究进展.pdf

第14卷专辑 中 国粉体技术 V01．14刚 2008年6月 OlinaPowderScienceand June20【憋 Technology 二氧化钛纳米管及其水热法制备机理研究进展 肖璐，周 涛，黄海强，杨艳 (中南大学化学化工学院，湖南长沙418003) 摘要：西Q纳米管由于比表面积较大，而具有较高的吸附能力和良好的选择性，在光催化、传感器、光电化学、太阳能电池等 方面有广泛用途。近年来国内外学者针对二氧化钛纳米管开展了大量的研究工作，其中Ti02纳米管的化学组成和形成机理 是研究的热点，本文中重点对水热法制备’nQ纳米管的反应机理进行了综述，分析了’巧Q纳米管的化学组成及应用研究进 展，并对今后可能的研究发展方向进行了展望，可为氧化钛纳米管的深入研究与应用提供参考。 关键词：Ti02纳米管；水热法；形成机理 1991年碳纳米管…的发现使这种具有管状结 1 Ti02纳米管的化学组成 构的新型纳米材料吸引了人们研究的极大兴趣。 1998年蜘等[2]用水热法合成了外径8nln、内径 目前不少学者对他们制备的Ti02纳米管的化 5am、长100nln的具有高比表面积(约400 学组成进行了研究，但说法不一，仍存在许多争议。 o·g-1) 的薄管壁7n02纳米管。在TEM和SEM观察下Ti02 纳米管通常具有多层管壁、两端开口、外径8．10 面—o一№或rI卜OH键，在随后的洗涤过程中Ti一 伊一Na被还原成Ti．一伊一Ti键从而形成纳米管。虽 nln、长约几十一几百纳米的中空的管状结构。大多 然不能确定形成机理，但Kasuga认为酸洗对晶体结 数管壁两侧的层数不相同，层间距为0．72—0．80 构有重要影响，它能控制溶液中剩余的Na+的含量， rml。管状结构比表面积较大，使Ti02纳米管具有较 随酸的pH值下降，Na+的含量下降，纳米管的组成 高的吸附能力和良好的选择性，在光催化、传感器、 也不一样。当pH=0．5时纳米管的化学组成是锐 光电化学、太阳能电池等方面有广泛的应用【3-5】。 另外非封闭型结构有利于负载和移入别的基团以及 王芹等[9】也认为清洗液的pH值对生成的的纳米管 其他活性组分，为7n02纳米管更新颖的应用提供了 的成分和结构有影响，但他们除了用pH=3．0的酸 优良条件。典型的水热法流程是将7ri02(锐钛矿、金 性溶液对水热处理后的样品洗涤之外还用了pH= 红石相、无定形Ti02)与10mol／L的NaOH溶液混 9．0的水溶液洗涤。由XRD谱分析，使用碱性洗液 合，在带聚四氟乙烯内衬的高压釜内反应，调节温度 110—150 oC，恒温20h以上，取出自然冷却，然后采 用去离子水和盐酸(1tool／L)将产物洗至中性。离心 样品仅在20=23—250有衍射峰，纳米管的化学组成 分离干燥得到白色产物即纳米管。水热法实际上是 一个重结晶的过程，在高温高压条件下将已晶型化 孤立的纳米管成分，发现氧与钛原子之比并不为定 ’n02粉末在热碱液作用下重新形成具有管状结构的 值，化学分析