实验溶胶凝胶法制备纳米二氧化钛实验

溶胶凝胶法制备二氧化钛的实验流程

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溶胶_凝胶法制备纳米二氧化钛的工艺研究

纳米二氧化钛粒子制备的基本步骤 ,1)
以钛酸丁酯为基本原料 ,先将钛醇盐溶解在溶剂中 ,通过搅拌和添加冰醋酸或乙酰丙酮作为抑制剂 ,使之与钛酸丁酯反应形成螯合物 ,从而控制使钛酸丁酯均匀水解 ,减小了水解产物的团聚 ,得到颗粒细小且均匀的胶体溶液。2) 在溶胶中加入去离子水 ,使胶体粒子形成一种开放的骨架结构 ,溶胶逐渐失去流动性 ,形成凝胶。本文中凝胶时间定义为从开始加入水到溶胶失去流动性成为一整块不能流动的胶块为止。
第 Байду номын сангаас0 卷第 5 期
廖东亮等 :溶胶 - 凝胶法制备纳米二氧化钛的工艺研究
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图 2 水量对凝胶时间的影响
图 4 溶剂量对凝胶时间的影响
图 3 pH值对凝胶时间的影响
小 , 凝胶时间延长 , 这是因为溶液中 [ Ti (OH) 2 ]2 + 水合离子部分由离出的 OH- 与溶液中的 H+ 反应 ,生成了相对稳定的 Ti4 + ,因而延长了凝胶的时间。此外 ,溶液较强的酸性能较大程度地抑制水分子的电离 ,从而抑制钛酸丁酯的进一步水解。随着 pH 值增大 , 溶胶酸性减弱 ,碱性增强 ,[OH- ]浓度增大 ,聚合反应速度增大 ,所以凝胶时间明显缩短。
Key words :sol2gel method ;nanoscale TiO2 ;butyl titanate ;gelation time
自 70 年代初 Fujishima[1、2] 等发现二氧化钛电极在具有光照的情况下可以分解水的功
收稿日期 :2002 - 09 - 08 基金项目 :国家自然科学基金资助项目 (20 176 013) 。作者简介 :廖东亮 (1977 - ) ,男 ,广东省广州市人 ,华南理工大学化学工程研究所硕士生 ,主要从事环保催化、环境化工研究。

纳米二氧化钛的制备及性质实验

南京信息工程大学综合化学实验报告学院：环境科学与工程学院专业：08应用化学姓名：章翔宇潘婷袁成钱勇2010年6月25号纳米二氧化钛的制备及性质实验1、实验目的熟悉溶胶凝胶法制备纳米二氧化钛的方法及相关操作；理解二氧化钛吸附实验的原理和操作；掌握数据处理的方法2、溶胶凝胶法制备纳米二氧化钛2.1 需要的仪器恒压漏斗、茄行烧瓶、量筒、移液管、铁架台、磁力搅拌、磁子、冷凝管、温度计、烘箱、研钵2.2 需要的试剂钛酸丁酯异丙醇浓硝酸蒸馏水2.3 实验步骤1.50ml钛酸丁酯溶16ml的异丙醇中，摇匀（在恒压漏斗中进行）得到溶液A2.取200ml 的蒸馏水，加入0.32 ml 的浓硝酸，摇匀（在茄行烧瓶中进行），得到溶液B3.将烧瓶固定在铁架台上，进行磁力搅拌，将溶液A 逐滴滴加至溶液B中，使两溶液缓慢接触，并进行水解反应，得到溶液C溶液C室温回流，记载下当时的室温4.回流分若干天进行，保证回流时间不少于48小时，得到溶液D5.蒸干方式：将溶液D进行水浴加热85度并不断搅拌将水分蒸发干，得E6.将E放入烘箱100烘干7.研磨至粉末状；2.4 实验结果1、回流分4天进行，总计回流时间50小时，室温为15℃。

2、经研磨，得到白色细粉末状固体。

称量得二氧化钛质量为11.233g,理论产量不小于11.785g，损失为产品转移过程中损失。

3、纳米二氧化钛性质实验3.1 二氧化钛吸附试验1、仪器：烧杯（500mL），容量瓶（1000mL），样品瓶（6个），电子天平，磨口瓶，超声波清洗机，玻璃注射器，过滤器，分光光度计2、试剂：二氧化钛粉末，染料X-3B（分子量615），蒸馏水3、实验步骤：1、用电子天平称取60mg染料，配成1000mL的60mg/L溶液（避光保存）。

2、将烧杯润洗后，倒入100ml染料溶液，再倒入称量好的50mg的二氧化钛粉末。

静置后置于超声波清洗机中（70℃超声40分钟，注意避光）。

剩余原液取样保存编号。

溶胶_凝胶法制备二氧化钛溶胶

由于乙醇分子中的羟基能够与水分子产形成稳定的缔合溶剂化层从而降低了溶胶粒子与溶剂介质之间的界面张力增强了溶胶体系的稳定性乙醇与tiob之间还会发生酯醇解反应从而抑制水解反应的发生乙醇用量的增加可使溶液的介电常数增大胶粒乙醇用量较大时降低了钛醇盐的浓度在一定程度上抑制了其水解反应同时水解单体tioh相互之间很难接触交联可能性降低tiob29mmol其余反应条件同tiob可见随着的增加凝胶时间逐渐变短hofstadletiob得不到充分水解胶凝时间过长甚至无法形成凝胶
r1 =n(H2O)∶n[ Ti(OBu)4 ]
由图 1可见 , 随着 r1 的增加 , 凝胶时间逐渐变短 , 与 HofstadlerK[ 2] 的结论一致。当 r1 <1 时 , Ti (OBu)4 得不到充分水解 , 胶凝时间过长 , 甚至无法形成凝胶。这可能是因为水用量较少时 , 醇盐水解速度较慢 , 醇盐分子被水解的烷氧基团较少 , 即水解形成的 -OH基团较少 , 难以形成凝胶。当 r1 <4时 , 凝胶时间随水用量的增加减小得很快 , 这一现象在 r1 =2 ～ 3时表现得尤为明显。水解反应是缩聚反应的前提 , 缩聚反应的速度取决于水解反应的速度。当水用量增加时 , 水解反应加快 , 从而带动缩聚反应速度加大 , 水解缩聚物的交联度和聚合度也都增大。当水解和聚合反应速度相当时 , 溶液就会形成具有空间网络结构的聚合物 , 随着水解聚合反应的完成 , 网络中溶剂 (乙醇 , 水等 )不断渗出生成透明胶体 , 因此使得凝胶时间变短。当 r1 >3时 , 下降趋势变缓。当 r1 >4 时 , 即 r1 超过了化学计量点时 , 随着水用量的增加 , 凝胶时间变短的趋势减弱 , 这是由于 r1 超过化学计量点 , 水用量对水解反应的影响变弱的结果。当 r1 >6时 , 凝胶时间略有延长 , 溶液粘度略有下降。可能是由于加入的水量较多 , 稀释了聚合物的浓度 , 减少了胶体颗粒之间的碰撞几率 , 使

纳米二氧化钛的制备及性质实验

南京信息工程大学综合化学实验报告学院：环境科学与工程学院专业：08应用化学姓名：章翔宇潘婷袁成钱勇2010年6月25号纳米二氧化钛的制备及性质实验1、实验目的熟悉溶胶凝胶法制备纳米二氧化钛的方法及相关操作；理解二氧化钛吸附实验的原理和操作；掌握数据处理的方法2、溶胶凝胶法制备纳米二氧化钛2.1 需要的仪器恒压漏斗、茄行烧瓶、量筒、移液管、铁架台、磁力搅拌、磁子、冷凝管、温度计、烘箱、研钵2.2 需要的试剂钛酸丁酯异丙醇浓硝酸蒸馏水2.3 实验步骤1.50ml钛酸丁酯溶16ml的异丙醇中，摇匀（在恒压漏斗中进行）得到溶液A2.取200ml 的蒸馏水，加入0.32 ml 的浓硝酸，摇匀（在茄行烧瓶中进行），得到溶液B3.将烧瓶固定在铁架台上，进行磁力搅拌，将溶液A 逐滴滴加至溶液B中，使两溶液缓慢接触，并进行水解反应，得到溶液C溶液C室温回流，记载下当时的室温4.回流分若干天进行，保证回流时间不少于48小时，得到溶液D5.蒸干方式：将溶液D进行水浴加热85度并不断搅拌将水分蒸发干，得E6.将E放入烘箱100烘干7.研磨至粉末状；2.4 实验结果1、回流分4天进行，总计回流时间50小时，室温为15℃。

2、经研磨，得到白色细粉末状固体。

称量得二氧化钛质量为11.233g,理论产量不小于11.785g，损失为产品转移过程中损失。

3、纳米二氧化钛性质实验3.1 二氧化钛吸附试验1、仪器：烧杯（500mL），容量瓶（1000mL），样品瓶（6个），电子天平，磨口瓶，超声波清洗机，玻璃注射器，过滤器，分光光度计2、试剂：二氧化钛粉末，染料X-3B（分子量615），蒸馏水3、实验步骤：1、用电子天平称取60mg染料，配成1000mL的60mg/L溶液（避光保存）。

2、将烧杯润洗后，倒入100ml染料溶液，再倒入称量好的50mg的二氧化钛粉末。

静置后置于超声波清洗机中（70℃超声40分钟，注意避光）。

剩余原液取样保存编号。

溶胶-凝胶法制备TiO2纳米薄膜材料材料化学实验1

溶胶-凝胶法制备TiO 2纳米薄膜材料1、实验原理溶胶-凝胶法是以金属醇盐的水解和缩合反应为基础的，其反应过程可以用以下方程式表示：金属醇盐M(OR)n 溶于有机溶剂与水发生水解反应：xROH OR OH M O xH n OR M x n x +→+-)()()(2此反应可持续进行下去，直到生成M(OH)n 。

同吋也发生金属醇盐的缩聚反应，分为失水缩聚和失醇缩聚：O H M O M M OH OH M 2+----→--+--(失水缩聚）ROH M O M M OH OR M +----→--+--(失醇缩聚）由于-M-0-M-桥氧键的形成，使得相邻两胶粒联在一起，这就是导致凝胶的胶粒间相互结合的机理。

2、实验部分2.1、实验药品及主要实验仪器实验药品：钛酸丁酯（化学纯）、冰醋酸、浓盐酸、二次蒸馏水，无水乙醇。

实验仪器：磁力加热搅拌器、电子天平、温度计、PH 计（PH 试纸）、恒温干燥箱、马弗炉、径直提拉制膜装置(如果没有手工也可以)、XRD 、量筒、烧杯、普通玻璃片（此用作为TiO 2基体）等。

2.2、实验预处理采用普通玻璃作为制备Ti02薄膜的基体，需要保证玻璃表面洁净，否则，经热处理后得不到均匀连续的Ti02膜。

基片清洗过程一般为：首先取出玻璃先用自来水清洗几遍，然后用二次蒸馏水清几遍洗，最后将玻璃片用无水乙醇清洗，干燥即可。

烧杯、量筒等容器用蒸馏水洗净、烘干后备用。

2.3实验具体步骤（1）、精确称取11.35g 钛酸丁酯，准确量取3ml 冰醋酸和12.60ml 无水乙醇。

（2）、常温下将钛酸丁酯和冰醋酸加到无水乙醇烧杯中，快速搅拌0.5h 使其均匀混合，得淡黄色透明混合溶液A 。

（3）、量取2.40 mL H 2O( 经二次蒸馏) 和4.80 mL 无水乙醇配成的溶液，并向混合溶液中滴加浓盐酸, 调pH 约为 1, 充分搅拌得到均匀溶液B 。

（4）、剧烈搅拌下将溶液 B 以约12滴/ min 的速率缓慢滴加到溶液A 中, 滴加完毕得到均匀透明的溶胶,缓慢将温度升至约40度，继续搅拌3 h 左右, 通过溶剂慢慢挥发得半透明湿凝胶.2.4 Ti02薄膜的制备采用浸渍提拉技术制备Ti02薄膜的操作过程：将处理过的洁净的玻璃基体浸入到已配制好的Ti02溶胶中，均匀用力提拉得到Ti02湿膜。

溶胶凝胶法制备纳米二氧化钛的工艺条件实验

溶胶凝胶法制备纳米二氧化钛的工艺条件实验【实验目的】1.掌握溶胶-凝胶法基本原理2.了解纳米TiO2的制备方法【背景介绍】纳米TiO2是一种n型半导体材料，晶粒尺寸介于1～100 nm，其晶型有两种:金红石型和锐钛型。

由于纳米TiO2比表面积大，表面活动中心多，因而具有独特的表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等，呈现出许多特有的物理、化学性质，在涂料、造纸、陶瓷、化妆品、工业催化剂、抗菌剂、环境保护等行业具有广阔的应用前景。

20世纪70年代末日本专利首次公开了纳米TiO2的制备方法，20世纪80年代才开始正式生产。

纳米TiO2的制备方法可归纳为物理方法和化学方法。

物理制备方法主要有机械粉碎法、惰性气体冷凝法、真空蒸发法、溅射法等；物理化学综合法又可大致分为气相法和液相法。

目前的工业化应用中，最常用的方法还是物理化学综合法。

本实验主要讨论溶胶-凝胶法( Sol - Gel法)制备纳米二氧化钛的最佳工艺条件的选择。

【仪器与试剂】试剂：钛酸丁酯(化学纯) 、无水乙醇(分析纯) 、95%乙醇(分析纯) 、冰醋酸(化学纯) 、羟基丙酯纤维素(化学纯) 、三乙胺(化学纯)。

仪器：电子天平，恒温磁力搅拌器，真空干燥箱，管式气氛炉，烧杯等玻璃仪器。

【实验步骤】1.样品的制备(1) 取17 mL的钛酸丁酯加入到盛有40 mL的无水乙醇的分液漏斗中混匀，得到溶液A；(2) 另取10 mL冰醋酸和42. 5mL的95%乙醇混匀得到溶液B；(3) 将A溶液缓慢地滴加到B溶液中并且用磁力搅拌器迅速地搅拌，得到透明的胶体；(4)室温下自然风干一段时间后再在烘箱中105℃左右进行烘干得到干凝胶；(5)将干凝胶研磨成粉，再置于马福炉中进行煅烧，得到二氧化钛微粒。

2. 样品的表征(1) 用激光粒度分布仪(Nano-S 90,JeolCO.,JAPAN)测定TiO2微粒的粒径和粒度分布。

【结果与讨论】(1) 解释红外光谱图，对各峰进行确认。

溶胶-凝胶法制备纳米二氧化钛及电催化性能测试——应用性综合化学实验设计

纳米Ｔｉ０２薄膜，制备Ｔｉ基纳米ＴｉＯ２（Ｔｉ／ｎａｎｏＴｉＯ２）修饰电极，用Ｘ射线衍射（ｘＲＤ）、扫描电镜（ＳＥＭ）及电化学方
法对所得电极的结构和性能进行表征。
关键词：综合实验；溶胶一凝胶；纳米Ｔｉ０：；实验设计中图分类号：Ｏ６２５．６１文献标识码：Ａ文章编号：１６７３ —２００６（２０１３）１Ｏ一０１２１一Ｏ２
胶一凝胶法（Ｓｏｌ－ｇｅ１）制备ＴｉＯ胶体，并用此来作修饰电极纳米涂层。
新型综合实验。本文设计了一个综合性化学实验
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溶胶一凝胶法制备纳米二氧化钛及电催化性能
３仪器与试剂
掌握溶胶一凝胶法制备纳米ＴｉＯ。粉体以及制备Ｔｉ基纳米Ｔｉ０：（Ｔｉ／ｎａｎｏＴｉＯ）修饰电极的方法，
学习Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）、扫描电镜（ＳＥＭ）及电化学
４实验内容
４．１纳米ＴｉＯ２粉体以及Ｔｉ／ｎａｎｏＴｉＯ２修饰电极的
当今时代，科学技术取得了高速发展，高等教育
的改革也进入了实质性发展阶段。化学实验教学对
２实验原理
溶胶一凝胶（简称Ｓｏｌ－Ｇｅ１）法是以金属醇盐的水解和聚合反应为基础的。缩合产物不断发生水解、缩聚反应，溶液的粘度不断增加，最终形成凝胶一含金属一氧一金属键网络结构的无机聚合物。钛酸丁酯（亦称丁醇钛）是一种非常活泼的醇盐，遇水会发

二氧化钛纳米片的制备

二氧化钛纳米片的制备二氧化钛纳米片是一种具有广泛应用前景的纳米材料，其制备方法有多种，包括溶胶-凝胶法、水热法、气相沉积法等。

本文将以溶胶-凝胶法为例，介绍二氧化钛纳米片的制备方法及其应用前景。

溶胶-凝胶法是一种常用的制备纳米材料的方法，通过控制反应条件和添加适当的表面活性剂，在溶液中形成胶体颗粒，再通过热处理将胶体颗粒转化为纳米片。

以下将详细介绍溶胶-凝胶法制备二氧化钛纳米片的步骤。

将钛酸四丁酯和乙酸丁酯等有机溶剂混合，得到钛源溶液。

然后，在钛源溶液中加入适量的表面活性剂，如聚乙烯吡咯烷酮（PVP），搅拌均匀形成胶体溶液。

接着，将胶体溶液进行超声处理，以促进颗粒的均匀分散。

然后，将超声处理后的胶体溶液转移到特定的培养皿或玻璃片上，利用旋涂技术将溶液均匀涂布在基底上。

然后，将涂布的基底进行烘干，在适当的温度下，使胶体颗粒在基底上形成致密的薄膜。

接着，将烘干后的样品进行热处理，以使胶体颗粒之间的结合更加牢固。

将热处理后的样品进行表面处理，如酸洗或磨砂处理，以去除可能残留在表面的有机物或杂质。

经过这些步骤，二氧化钛纳米片的制备完成。

制备得到的二氧化钛纳米片具有许多优异的性能和应用前景。

首先，由于其特殊的形貌和纳米尺寸效应，二氧化钛纳米片具有较大的比表面积和优异的光催化性能，可用于水处理、空气净化和有机废水处理等领域。

其次，二氧化钛纳米片还具有优异的光电性能，可用于制备柔性太阳能电池和光电催化剂等。

此外，二氧化钛纳米片还具有优异的力学性能和化学稳定性，可用于制备高性能的传感器和储能器件。

溶胶-凝胶法是制备二氧化钛纳米片的一种有效方法，通过控制反应条件和添加适当的表面活性剂，可以制备出具有优异性能和应用前景的二氧化钛纳米片。

随着纳米科技的不断发展，二氧化钛纳米片将在各个领域展示出巨大的潜力和应用价值。

溶胶-凝胶法制备纳米二氧化钛探究

气中的氮氧化物和硫化物，降解油烟气、工业废
气，去除室内甲醛等，成为日益受到重视的一项污染治理新技术。
纳米二氧化钛（０）有粒径小、比表面积Ｔ２ｉ具大、磁性强、光催化吸收性能好、热导性好、分散性好等优点，制备和开发纳米二氧化钛成为国内外科技界研究的热点之一。目前，溶胶一凝胶
一
短、价格低廉，有利于节约成本。
１．组分的选择．３２
根据文献应选择钛酸丁酯的摩尔浓度在０ — ．２
０８ｍｌ之间。．ｏ／Ｌ
１＿催化剂的选择．４２
作为钛酸丁酯水解反应的催化剂比较多，有乙酰丙酮、氢氟酸、硝酸、盐酸、醋酸、氨水、
ｗｓｏｔｉｅｉｕｔｅｅｔｒａｍｅｔａｂａｎｄｗｔｆｒｒｈａｅｔｎ．ｈｈｔ
Ｋｅｗｏｄ：ｅｒｕｙｉｎｔ；ａｏｔａｉｍｉｘｄ；ｏ－ｅｔｏｙｒｓｔｔｔｌｔａｅｎｎ－ｉｎｕｄｏｉｅｓｌｇｌｍｅｈｄａｔａｔ
有利于取代水解和缩聚反应的进行，凝胶化时间
水热法、ＴＣｉ１直接水解法、微乳液法等ｌ［１１１，其－６
中最常用的是溶胶一胶法。凝
溶胶一凝胶法是一种制备纳米材料的湿化学方法，主要包括４步骤：第一步，胶溶。ｉＲ个Ｔ（）Ｏ与水不能互溶，但与醇、苯等有机溶剂无限混溶，所以，先配制ｒ（Ｒｒ０）ｉ的醇溶液（用无水乙多醇）Ａ，再配制水的乙醇溶液Ｂ，并向Ｂ中添加无机酸或有机酸作水解抑制剂（负催化剂），也可加

纳米二氧化钛的制备及性质实验

一般认为，在含钛离子溶液中钛离子通常与其它离子相互作用形成复杂的网状基团。上述溶胶体系静置一段时间后，由于发生胶凝作用，最后形成稳定凝胶。
（2）光降解实验
标准曲线的制作：
（1）最大吸收波长
取0.005g/100mL的溶液于比色皿中，以蒸馏水为参比，从500nm-700nm范围内每隔50nm，测吸光度，在最大吸收波长周围以10nm为间隔重新扫描，寻找最大吸收波长。
液，最后直接加热，仍然会生成溶胶，只不过由于受热不均匀，水解速率不一而出现了大量气孔。这说明转速和滴速对溶胶的生成影响很小，加入适当试剂使钛酸正丁酯缓慢水解才是至关重要的。
2.亚甲基蓝的催化光解
得此浓度亚甲基蓝最大吸收波长为615nm,并制作标准曲线:
质量浓度mg/L
1
2
3
4
5
吸光度
0.056
0.145
五、实验仪器
量筒、烧杯、磁力搅拌器、电子天平、电热炉、马弗炉、移液枪、离心机、分光光度计等
六、实验过程
实验开始的第一天，早上八点左右进入实验室，取完所需要的实验器材，我便开始了实验。首先我严格按照上述所设计的流程配置了A液，A液在完全无水（除空气中的水汽外）的情况下配置，为淡黄色液体，未见浑浊。然后我配置了B液，与设计不同的是，调节酸性时，我认为盐酸与硫酸对于实验没有太大区别，于是选用6mol/L的硫酸调节B液pH小于3，最后待A、B液搅拌均匀后，在室温水浴下，我缓慢的将A液滴加入B液，一开始剂量比较小，混合液依然澄清，但刚刚滴加两试管后，混合液便出现白色浑浊，表明钛酸正丁酯已然水解成了颗粒较大的乳浊液，实验失败。于是我开始思考，到底是哪出了问题？滴加速率过快吗？还是搅拌不均匀？于是我又做了一次尝试，这次我加大了转速，放慢了滴加速率，但不幸的是，得到的结果还是失败的。到了下午，在老师的提醒下，我意识到，问题可能出在调节B液pH所用的酸上，硫酸根的作用可能对Ti(OR)4的水解产生了影响。于是我改用了浓盐酸进行调节，其余流程不变，终于得到了凝胶。历经一整天时间，失败了两次，我最终将凝胶制备了出来，坚持取得了胜利。之后，我将凝胶放置在电热炉里，让其烘干12小时以上。

实验溶胶凝胶法制备纳米二氧化钛实验

实验八溶胶-凝胶法制备纳米二氧化钛实验一、实验目的1、掌握溶胶-凝胶法制备纳米粒子的原理。

2、了解TiO2纳米粒子光催化机理。

二、实验原理溶胶-凝胶法（Sol-Gel法）是指无机物或金属醇盐经过溶液、溶胶、凝胶而固化，再经热处理而成的氧化物或其它化合物固体的方法。

溶胶凝胶法制备TiO2纳米粒子是通过钛酸四丁酯的水解和缩聚反应来实现的，其分步水解方程式为：Ti（OR ）n+H2O ^OH）（OR）n-1+ROHTi（OH）（OR） n-1+H 2O — OH）2（OR）n-2+ROH反应持续进行，直到生成Ti（OH）n.缩聚反应：—Ti —OH+H—Ti — ____ —Ti —O—Ti+H z O—Ti —OR+H—Ti — ____ —Ti —O—Ti+ROH最后获得氧化物的结构和形态依赖于水解与缩聚反应的相对反应程度，当金属-氧桥-聚合物达到一定宏观尺寸时，形成网状结构从而溶胶失去流动性，即凝胶形成。

三、原料及设备仪器1、原料：钛酸正四丁脂（分析纯）、无水乙醇（分析纯）、冰醋酸（分析纯）、盐酸（分析纯）、蒸馏水2、设备仪器：电磁搅拌器、恒温干燥箱、高温炉四、实验步骤以钛酸正丁酯［Ti（OC4H）4］为前驱物，无水乙醇（C2H5OH为溶剂，冰醋酸（CH B COOH 为螯合剂，从而控制钛酸正丁酯均匀水解，减小水解产物的团聚，得到颗粒细小且均匀的二氧化钛溶胶。

1、室温下量取10 mL钛酸丁酯，缓慢滴入到35 mL无水乙醇中，用磁力搅拌器强力搅拌10 min，混合均匀，形成黄色澄清溶液A。

2、将2 mL冰醋酸和10 mL蒸馏水加到另35 mL无水乙醇中，剧烈搅拌，得到溶液B,滴入2-3滴盐酸，调节pH值使pH=33、室温水浴下，在剧烈搅拌下将溶液A缓慢滴入溶液B中。

4、滴加完毕后得浅黄色溶液，40 C水浴搅拌加热，约1 h后得到白色凝胶（倾斜烧瓶凝胶不流动）。

5、置于80 C下烘干，大约20 h，得黄色晶体，研磨，得到淡黄色粉末。

制备纳米二氧化钛的方法

制备纳米二氧化钛的方法纳米二氧化钛是一种重要的纳米材料，具有广泛的应用前景，例如在太阳能电池、催化剂、光催化剂、抗菌剂、防晒剂等领域。

下面介绍几种制备纳米二氧化钛的方法。

1. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种常见的制备纳米二氧化钛的方法。

该方法主要包括溶胶制备、凝胶制备、干燥和烧结等步骤。

一般来说，溶胶制备使用钛酸四丁酯、乙酸钛、钛硝酸等钛源。

通过加入各种表面活性剂进行混合，生成钛溶胶。

然后，通过控制pH值、温度等条件，钛溶胶可以转化为钛凝胶。

之后，通过干燥和烧结可以得到纳米二氧化钛。

溶胶-凝胶法具有简单、易控制、制备规模可调的优点，但其制备成本较高，同时制备时间也较长。

2. 水热法水热法也是一种制备纳米二氧化钛的有效方法。

该方法在普通压力下，在水热条件下进行。

通过将钛源和水混合，在高温和高压的条件下，在反应瓶中反应，形成纳米二氧化钛。

锅炉管道管内沉积的纳米二氧化钛可作为理想输送介质。

水热法具有制备成本低、制备时间短的优点，是一种非常实用的制备方法。

3. 氧气气氛下燃烧法氧气气氛下燃烧法也是一种制备纳米二氧化钛的有效方法，该方法将钛源和燃烧剂混合，使其在氧气气氛下燃烧，生成氧化钛。

燃烧剂包括葡萄糖、硫酸铵等。

这种方法具有成本低、操作简单等优点，但需要进行后期处理才能得到高品质的纳米二氧化钛。

4. 离子液体辅助合成法离子液体辅助合成法是一种新兴的制备纳米二氧化钛的方法。

这种方法是通过将离子液体与金属前驱体混合，制备出纳米级别的二氧化钛。

离子液体的存在使得反应过程可控性更好，对纳米二氧化钛的形貌和尺寸有显著的影响。

此方法具有无害、环保等优点，并且得到的纳米二氧化钛的形貌和尺寸较为均匀。

综上所述，制备纳米二氧化钛的方法有多种，每种方法均有其优缺点，在具体应用中可根据需要选择合适的方法进行制备。

溶胶_凝胶法制备粒径可控纳米二氧化钛

收稿日期:2010 03 18基金项目:国家自然科学基金资助项目(50903019)作者简介:卢帆(1985 ),男,硕士研究生;陈敏,女,副教授,通讯联系人,E ma i:l chen m in @fudan .edu .cn . 文章编号:0427 7104(2010)05 0592 06溶胶凝胶法制备粒径可控纳米二氧化钛卢帆,陈敏(复旦大学材料科学系,教育部先进涂料工程研究中心,上海200433)摘要:以乙二醇作为螯合剂,通过溶胶凝胶法,在酸性条件下控制二氧化钛前驱体钛酸正丁酯的水解和缩合反应速度,制备了粒径可控的纳米二氧化钛(T i O 2)粒子.通过调节催化剂的种类及前驱体浓度,可以得到粒径52~942n m 的二氧化钛纳米粒子.将二氧化钛在350 C 或800 C 下煅烧后可以分别转化为锐钛矿或金红石相.对二氧化钛粒子的形态和结构进行了研究,并且对酸作为催化剂在溶胶凝胶反应中的影响进行了讨论.关键词:溶胶凝胶法;二氧化钛粒子;粒径可控;酸催化剂中图分类号:TQ 134.1+1 文献标志码:A纳米T i O 2具有优异的物理化学性能,在太阳能电池[1]、光催化[2]及自清洁涂料[3]等方面有广阔的应用前景,其制备与性质在近几年得到了广泛的研究.T i O 2有3种晶型结构,其中较常见的是锐钛矿和金红石相,已经广泛应用在实际生活中.纳米T i O 2粒子的结构、形态、晶型、粒径等参数决定了T i O 2性质与性能[4].T i O 2的制备方法众多,目前的文献报道主要集中于溶胶凝胶法、水热法、溶剂热法、电沉积法等方法[5].其中溶胶凝胶法由于方法简便,可以通过对实验条件的简单控制来控制产物的形态和均匀性等,是一种比较理想的T i O 2制备方法[6].在目前研究中,通过简单方法,改变反应条件与参数,制备不同粒径分散良好的纳米二氧化钛粒子依然是具有挑战性的工作.本文以乙二醇为螯合剂,螯合前驱体钛酸正丁酯,并加入酸作为催化剂,控制水解和缩合反应速度,合成了纳米T i O 2粒子.通过控制前驱体的浓度和酸催化剂的种类,即可以制备粒径从52nm 到942nm 的T i O 2粒子.将T i O 2粒子分别在350 C 和800 C 下煅烧,则可以分别得到晶形为锐钛矿和金红石相的T i O 2.通过重点研究酸的种类及浓度对T i O 2粒子的形态、结构的影响,结果表明,酸催化剂可以有效地降低水解和缩合反应速度,从而得到纳米T i O 2粒子.1 实验部分1.1 原料钛酸正丁酯(TB T )用作T i O 2的前驱体.丙酮、乙二醇(EG )、盐酸(HC l)、硝酸(HNO 3)、醋酸(C H 3COOH )均购自上海国药集团.1.2 二氧化钛的制备将1mL TBT 加入到25mL 的EG 中,在30 C 下恒温搅拌8h 以保证充分螯合,得到无色透明的溶液,作为T i O 2的前驱体.将酸催化剂加入到一定体积的丙酮中,作为溶剂.然后在剧烈搅拌下,将T i O 2的前驱体溶液快速倒入丙酮中,并继续搅拌30m in .搅拌结束后,将产物陈化30m i n ,得到白色悬浊液.将产物高速离心,并用去离子水和乙醇洗涤,在60 C 恒温干燥,得到T i O 2粉末.通过调整酸催化剂种类及前驱体与酸的浓度,即可得到不同粒径的纳米T i O 2.得到的纳米T i O 2可以很容易地再分散在水或者乙醇中.将纳米T i O 2粉末在马弗炉中煅烧2h(300~800 C ),可以得到不同晶型的纳米T i O 2微球.第49卷第5期2010年10月复旦学报(自然科学版)Journa l of Fudan Un iversity (Natural Science)Vo.l 49No .5O c.t 2010第5期卢帆等:溶胶凝胶法制备粒径可控纳米二氧化钛2 性能测试和表征将T i O2粒子重新分散,通过TE M H itach iH 600来观察其形貌;SE M在Shi m adzu SSX 550下运行,加速电压为15kV;XRD在R igaku D/m ax r B转靶多晶衍射仪上运行,使用60mA、40k VCuK 射线作光源, 2 角从20~80,并使用Scherrer方程计算晶粒尺寸[5];TGA在Perk i n E l m er TGA 7上运行,空气气氛,扫描温度从室温到800C,升温速率为20C/m i n.3 结果和讨论3.1 二氧化钛粒子的合成乙二醇作为常用螯合剂,可以用于制备纳米级S i O2,Zr O2等纳米粒子[7 8].在溶胶凝胶法体系中,由于T i O2前驱体TBT反应活性较高,水解和缩合反应速度很快,采用乙二醇作为螯合剂,可以降低TBT的反应活性.以丙酮作为溶剂,可以改变TBT与乙二醇螯合溶液的反应速度[9],同时在丙酮溶剂中,加入一定量的酸作为催化剂,抑制前驱体的水解缩合反应,从而制备得到不同粒径的纳米T i O2粒子.在保持其他条件不变,不加入酸催化剂时,水解缩合反应迅速,并且得到的T i O2悬浊液趋向于团聚(表1样品14).表1 不同制备条件下得到的T i O2粒子1)T ab.1 T itan ia particles synthesized w it h different preparati on conditions样品酸催化剂CTBT 2)/(mm ol!L-1)粒3)/nm1CH3COO H32.89422 2CH3COO H26.5358 3CH3COO H23.3271 4CH3COO H20.1175 5CH3COO H13.8136 6HNO326.5212 7HNO323.3128 8HNO320.1100 9HNO313.852 10H C l26.5280 11H C l23.3246 12H C l20.1111 13H C l13.858 14-4)23.3200注:1)所有的制备过程都是在室温下进行,TBT用量∀乙二醇用量∀酸用量等于1∀25∀0.2;2)CTBT 表示前驱体TBT的浓度;3)粒表示制备T i O2粒子平均粒径;4)-表示在保持其他条件不变的情况下,不加入酸催化剂制得的T i O2粒子.以HNO3作为催化剂,随着前驱体的浓度从13.8mm o l!L-1增加到26.5mm o l!L-1,可以得到粒径为52nm到212nm的T i O2粒子,如图1(见第594页)所示.并且T i O2粒子粒径较均匀,没有团聚产生.通过SE M(图2,见第594页)观察,结果表明得到的T i O2粒子具有较好的分散性,同时球形粒子表面光滑,说明粒子具有完善的形态,粒子的粒径结果也与TE M结果一致.通过控制前驱体浓度及酸催化剂种类,可以制得粒径从942nm至52nm的T i O2粒子,具体结果列于表1中,其中平均粒径粒通过TE M结果计算得出,其中醋酸与盐酸为催化剂时制得T i O2粒子的形态与硝酸为催化剂时粒子形态相似,产物粒子粒径分布较均匀,分散性良好,无团聚产生,并且随着前驱体浓度降低,不同酸催化剂时产物粒子粒径均有所减小.593复旦学报(自然科学版) 第49卷594第5期卢帆等:溶胶凝胶法制备粒径可控纳米二氧化钛3.2 二氧化钛的TGA 分析图3是纳米T i O 2粒子TGA 曲线.图3(a)曲线有2个阶段的热失重,第一阶段在200 C 以下,随着温度的升高,二氧化钛粒子物理吸附的水分子挥发引起失重,失重约为15.6%.温度升高到200 C 以上后,T i O 2粒子中化学吸附的 OH 及未水解的 OR 消去不断失重,直到400 C 左右失重逐渐维持稳定,约为6.9%,对比图3b 第二阶段热失重约为11.4%.由于加入酸催化剂HNO 3后前驱体水解缩合速度减慢[9],T i O 2粒子缩合程度提高,粒子中残留的 OR 基团较少,故表1样品8的T i O 2第二阶段热失重较少.3.3 二氧化钛的晶体结构图4是合成的纳米T i O 2粒子(表1样品8)及在马弗炉中煅烧后粒子的XRD 图谱.溶胶凝胶法合成得到的纳米T i O 2粒子为无定形结构.样品在350 C 下煅烧2h 后,即转变为锐钛矿结构(JCPDS File N o .21 1272),相比于一般情况下,晶型转变温度较低[9],根据Scherrer 方程,以锐钛矿(101)面进行计算(2 =25.4 ),晶粒尺寸约为8nm .在500 C 下煅烧后,样品保持了锐钛矿的晶体结构,同时晶体尺寸变为约10n m.当煅烧温度继续升高到650 C 时,XRD 图谱中只有锐钛矿的衍射峰,但峰强明显增强,表明结晶度在此温度煅烧后相比于500 C 或350 C 煅烧后有明显改善,晶粒尺寸增到至约为27nm.当煅烧温度提高到800#时,锐钛矿相全部转变为金红石相(JCPDS File No .21 1276).在溶胶凝胶法反应过程中,加入酸催化剂,能够促进二氧化钛从无定形结构转变为锐钛矿或者金红石相[10].在酸性条件下,水解与缩合反应速度减慢,制得的无定形纳米二氧化钛具有更加规整的结构,有利于晶体的成核与生长,从而较低温度下即可转变为锐钛矿相(350 C )[11].3.4 二氧化钛煅烧后的形态对于制备的T i O 2粒子煅烧后的形态,也进行研究和表征,结果如图5所示.结果表明,对比原始T i O 2粒子的形态,T i O 2粒子在500#煅烧2h 以后,仍然保持粒子原有的球形,且呈现出疏松结构.在煅烧中,样品中残留的 OH 基团与 OR 基团脱去,如TGA 所示(图3).并且煅烧后T i O 2粒子转化为锐钛矿结构,锐钛矿相比较于无定形结构具有更高的密度[12],同时锐钛矿的晶粒尺寸约为10nm (图4),晶粒与晶粒之间产生空隙,从而形成了疏松结构.3.5 酸对溶胶凝胶反应的影响T i O 2的前驱体钛酸正丁酯中 OR 基团具有较高的反应活性,对湿气等条件较为敏感.控制反应水解与缩合速度的一种有效方法就是通过化学螯合剂如酸或者碱等,对 OR 基团进行螯合,降低 OR 基团595复旦学报(自然科学版) 第49卷596的反应活性,得到均匀产物.酸催化剂能够起到减慢钛前驱体缩合速度的作用,通过均相成核与生长过程,影响T i O2粒子的形态.在溶胶凝胶反应中,酸催化剂的主要作用机理为:钛醇盐中的部分 OR基团被H3O+质子化,减弱 OR基团的电负性,使带正电的金属原子与质子化的 OR基团间产生一定斥力,降低了T i4+与 OR基团间的相互作用,减慢缩合反应速率[13].在溶胶凝胶体系中,本文采用3种酸(HC,l HNO3,C H3COOH)作为催化剂,通过改变前驱体浓度等条件,制备得到不同粒径的T i O2粒子(表1).HC l作为催化剂时,在反应过程中HC l质子化 OR基团,减慢TBT与EG螯合物的缩合反应速度,通过均匀成核与生长过程,制备得到纳米T i O2粒子.同时在酸性条件下,T i O2粒子表面带有正电荷,增加粒子间斥力,阻止粒子团聚,最终得到分散良好的T i O2粒子.HNO3作为催化剂时,也可以减慢前驱体水解与缩合速度,控制产物T i O2形态.同时文献[14]报道NO3-还可以与钛酸盐前驱体发生作用,形成产物T i O(NO3)2,NO3-在溶胶凝胶过程中可以起到类似螯合剂的作用,进一步减慢缩合反应速率,从而控制成核与生长过程的均匀性.C H3COOH在反应体系中,作用与HNO3类似.除了质子化 OR基团外,C H3COO-还可以在水解反应中螯合T i4+,在反应过程中形成凝胶网络[11],减弱相邻T i O2粒子间的作用力,减慢T i O2的缩合反应速率.酸催化剂在溶胶凝胶法体系中,控制前驱体的水解与缩合反应速率,使成核与生长为均相过程,从而得到纳米T i O2粒子.本文以TBT与EG螯合物为前驱体,在丙酮溶剂中加入酸催化剂控制水解反应速度,制备得到纳米T i O2粒子.通过控制反应物浓度、酸催化剂种类等反应条件,可以简单地制备粒径从52nm到942nm的T i O2粒子.将产物在350C或800C下煅烧后,可以得到锐钛矿或者金红石相T i O2粒子.我们认为酸催化剂在溶液体系中,通过质子化及螯合作用,有效地减慢了水解与缩合反应的速度,使粒子通过均匀成核与生长过程形成.在本文体系中,可以通过简便的方法制备得到不同粒径及不同晶体结构的T i O2粒子,条件容易控制,为T i O2进行系统和应用研究打下了基础.参考文献:fil m s[J].[1] O R egan B,G ratzelM.A l ow cost,h i gh effic i ency so l a r cell based on dye sensitized co ll o i da l T i O2 N ature,1991,353:737 740.光催化剂活性的影响[J].环境化学,2005,24:525 527.[2] 史载锋,任学昌,孔令仁.溶胶制备工艺对T i O2[3] W ang R,H ash i m o to K,Fu jish i m a A,et al.L i ght induced a m ph i ph ili c s ur faces[J].N atur e,1997,388:431 432.pho t o ca talysis and re lated surface pheno m ena[J].Surf S ci R e p,[4] Fujishi m a A,Zhang X T,T ryk D A.T i O22008,63:515 582.[5] Chen X B,M ao S S.T itan i u m d i ox i de nanom ater i a ls:syn t hesis,properties,m odifica ti ons,and app licati ons[J].Che m R ev,2007,107:2891 2959.[6] M i ne E,H irose M,N agao D,et al.Syn t hesis of sub m icrom eter sized titania spherical particles w ith a so l g elm ethod and their appli ca tion to co ll o ida l pho ton ic crysta l s[J].J Co llo i d Interface Sci,2005,291:162 168.[7] K husha l ani D,O zi n G A,K uper m an A.G lycom eta llate surfactants pa rt1:non aqueous synthes i s o fm esopo roussili ca[J].J M ater Che m,1999,9:1483 1489.[8] K husha l ani D,D ag O,O zi n G A,et al.G lycom eta llate surfactants pa rt2:non aqueous synthes i s o fm esopo roustitan i u m,zirconiu m and n i ob i u m ox i des[J].J M ater Che m,1999,9:1491 1500.[9] Ji ang X C,H erricks T,X ia Y N.M onodispe rsed sphe rical co llo i ds o f titan i a:synthes i s,characteriza ti on,andcrysta lli zati on[J].A dv M ater,2003,15:1205 1209.[10] Y u J G,Y u J C,L eung M K P,et al.E ffec ts of ac i d i c and basic hydro l ys i s ca talysts on t he pho tocata l y ti cac ti v ity and m icrostructures o f b i m oda lm esopo rous titan i a[J].J Catal,2003,217:69 78.[11] L i S F,Y e G L,Chen G Q.Low temperat ure preparati on and character i zati on of nano crysta lli ne anatase T i O2第5期卢帆等:溶胶凝胶法制备粒径可控纳米二氧化钛597 [J].J P hys Che m C,2009,113:4031 4037.[12] Zhong L S,H u J S,W an L J,et al.F ac ile synt hesis of nanoporous anatase spheres and t he ir env iron m en talapp licati ons[J].Che m Commun,2008:1184 1186.[13] Pe ri y at P,P illai S C,M cCo r m ack D E,et al.I mprov ed hi gh te mperature stability and sun li ght drivenphotoca talytic acti v ity o f sulfur doped anatase T i O[J].J P hy s Che m C,2008,112:7644 7652.2[14] L iW J,Coppens M O.Synthesis and character izati on of stable ho llow T i silica m i crospheres w ith a m esopo rouss he ll[J].Che m M a ter,2005,17:2241 2246.Synthesis of Size Controlled NanotitaniaParticles via a Si m ple Sol GelM ethodLU Fan,CHEN M i n(D e part m ent of M ateri a ls Science and t he Advance d Coating Rese arch Center of China Educati on M inistry,Advance d M ateri alsP lat form,Fudan Universit y,Shanghai200433,China)Abstract:S i ze controllab l e T i O2nanoparticl es were prepared by the controll ed hydrolysis and condensati on of titan i u m glycolated precursor w ith EG as chelati ng reagent and aci ds as catal ysts i n acetone m ed i u m.Parti cl es w ith the dia m eter ranged from942n m to52nm cou l d be prepared by changi ng the types of aci ds and the concentrati on of titan i u m butoxide.The as synthes i zed a m orphous particl es w ere converted to anatase and then to rutil e after t her m al treat m ent at 350C and800C,res pectively.The m orphology and t he structure of the parti cles w ere st udied.A lso the effects ofd ifferent acids as catal ysts w ere i nvesti gated.K eywords:sol ge;l T i O2parti cl es;size controll able;aci d catal ysts(上接第591页)The Studies on Surface Treat m ent of Silver Flakes for Application i n Electrically Conductive AdhesivesZHANG Zhong xi a n,CHEN X i a ng yan,X I A O Fei(Depart men t of Ma terials Science,Fudan Universit y,Shanghai200433,China)Abstract:S il ver fl akes arew i dely used as electrically conducti ve adhesive(ECA)fillers due to the good for m ation of conducti ve channels through the li ne contacts or s urf ace contacts bet w een fl akes.The d ifferent s urface treat m ents of sil ver fl ake for ECA can affect t he conductive propert y and the bond i ng strength of ECA and t he resu lts s howed that t hed i carboxylic aci ds can i ncrease t he conductivity of ECA sign ificantl y.W hen the surface of silver fl akesw erem odified bypen taned i oic aci d,t he resisti vity and the bonding strength of the ECA i n a fill er l oading of80%can reach4.0∃10-5!!c m and4.2∃106Pa,respecti vel y.About1.4%pentaned i oi c aci d was adsorbed on sil ver surface by che m i adsorption.K eywords:silver fl akes;s urf ace treat m en;t conductive adhesives;res i sti vity;bondi ng strength。

溶胶凝胶法制备纳米二氧化钛

溶胶-凝胶法制备纳米二氧化钛实验目的1.溶胶－凝胶法合成纳米级半导体材料TiO22.复习及综合应用无机化学的水解反应理论，物理化学的胶体理论3.了解纳米粒性和物性4.通过实验，进一步加深对基础理论的理解和掌握，做到有目的合成，提高实验思维与实验技能实验原理纳米粉体是指颗粒粒径介于1～100 nm之间的粒子。

由于颗粒尺寸的微细化，使得纳米粉体在保持原物质化学性质的同时，与块状材料相比，在磁性、光吸收、热阻、化学活性、催化和熔点等方面表现出奇异的性能。

纳米TiO2具有许多独特的性质。

比表面积大，表面张力大，熔点低，磁性强，光吸收性能好，特别是吸收紫外线的能力强，表面活性大，热导性能好，分散性好等。

基于上述特点，纳米TiO2具有广阔的应用前景。

利用纳米TiO2作光催化剂，可处理有机废水，其活性比普通TiO2(约10 μm)高得多；利用其透明性和散射紫外线的能力，可作食品包装材料、木器保护漆、人造纤维添加剂、化妆品防晒霜等；利用其光电导性和光敏性，可开发一种TiO2感光材料。

如何开发、应用纳米TiO2，已成为各国材料学领域的重要研究课题。

目前合成纳米二氧化钛粉体的方法主要有液相法和气相法。

由于传统的方法不能或难以制备纳米级二氧化钛，而溶胶-凝胶法则可以在低温下制备高纯度、粒径分布均匀、化学活性大的单组分或多组分分子级纳米催化剂[1～3]，因此，本实验采用溶胶-凝胶法来制备纳米二氧化钛光催化剂。

制备溶胶所用的原料为钛酸四丁脂(Ti(O-C4H9)4)、水、无水乙醇(C2H5OH)以及冰醋酸。

反应物为Ti(O-C4H9)4和水，分相介质为C2H5OH，冰醋酸可调节体系的酸度防止钛离子水解过速。

使Ti(O-C4H9)4在C2H5OH中水解生成Ti(OH)4，脱水后即可获得TiO2。

在后续的热处理过程中，只要控制适当的温度条件和反应时间，就可以获得金红石型和锐钛型二氧化钛。

钛酸四丁脂在酸性条件下，在乙醇介质中水解反应是分步进行的，总水解反应表示为下式，水解产物为含钛离子溶胶。

溶胶-凝胶法制备纳米二氧化钛及性质研究

溶胶-凝胶法制备纳米溶胶二氧化钛及性质研究
验目的
溶胶－溶胶－凝胶法合成纳米级半导体材料 TiO2；了解纳米粒性和物性；了解纳米粒性和物性；研究纳米二氧化钛光催化降解甲基橙水溶液了解化学中的X射线衍射分析，了解化学中的射线衍射分析，扫描透射线衍射分析射电镜等方面的理论和实验手段。射电镜等方面的理论和实验手段。
仪器及试剂
试剂钛酸正四丁脂（分析纯），无水乙醇（），无水乙醇钛酸正四丁脂（分析纯），无水乙醇（分析），冰醋酸分析纯），盐酸（分析纯），冰醋酸（），盐酸纯），冰醋酸（分析纯），盐酸（分析纯），蒸馏水。蒸馏水。仪器恒温磁力搅拌器，搅拌子，三口瓶(250 mL)，恒温磁力搅拌器，搅拌子，三口瓶，恒压漏斗(50 mL)，量筒恒压漏斗，量筒(10 mL, 50 mL)，，烧杯(100 mL) 烧杯
实验原理
钛酸四丁脂在酸性条件下，钛酸四丁脂在酸性条件下，水解产物为含钛离子溶胶
Ti(O-C4H9)4 + 4H2O Ti(OH)4 + 4C4H9OH
含钛离子溶液中钛离子通常与其它离子相互作用形成复杂的网状基团，互作用形成复杂的网状基团，最后形成稳定凝胶
Ti(OH)4 +Ti(O-C4H9)4 Ti(OH)4 + Ti(OH)4 2TiO2 + 4C4H9OH 2TiO2 + 4H2O
实验步骤
X射线衍射射线衍射(XRD)的测定射线衍射的测定 X射线衍射射线衍射(XRD)谱图射线衍射谱图
图1 X射线衍射谱图射线衍射谱图
实验步骤
透射电镜(TEM)表征表征透射电镜
透射电镜(TEM)表征（教师讲解）表征教师讲解）透射电镜

纳米TiO2溶胶的制备

纳米TiO2溶胶的制备一实验目的了解并掌握“溶胶—凝胶法”制备纳米TiO2溶胶的原理和工艺二实验原理溶胶—凝胶法最主要的物理化学过程就是由溶胶变成凝胶的阶段要发生水解缩聚反应，而水解反应和缩聚反应是一对同时进行的竞争反应。

体系中所发生的反应过程是极其复杂的，在Ti(OC4H9)4-C2H5OH-H2O体系中，Ti的醇盐溶于醇中，与水发生水解反应，形成Ti(OH)x(OR)y单体，反应方程如下：水解：nTi(OR)4 + 4nH2O nTi(OH)4+4nROH缩合：-Ti-OH +OH- Ti- -Ti-O-Ti- + H2O （脱水聚合反应）或-Ti-OH+RO-Ti- -Ti-O-Ti- + ROH （脱醇聚合反应）式中R=C4Hy总反应：nTi(OR)4 + 2nH2O nTiO2 + 4nROH上述几个反应几乎是同时发生的，使得最邻近的官能团尺度上有若干种化学环境，因此聚合后的状态是很复杂的，要独立地描述水解和缩聚反应过程相对比较困难。

本实验以钛酸（四）丁酯为前驱体，乙醇作为溶剂，三乙醇胺为抑制剂，聚乙二醇（PEG）4000为分散剂制备TiO2溶胶，将经预处理后的玻璃珠浸入TiO2溶胶中，最后在设定温度下煅烧制得纳米TiO2膜滤料。

三实验试剂和仪器1、试剂：钛酸丁酯、三乙醇胺、无水乙醇、聚乙二醇-40002、仪器：试剂瓶、转子、搅拌器、移液管四、实验步骤1、玻璃载体的预处理TiO2膜在玻璃珠上的粘附性主要取决于金属醇化物溶液中的有关金属离子与玻璃珠表面基团间的反应结合。

载体表面的洁净程度是影响成膜质量的重要因素之一，所以玻璃珠表面要清洗至非常洁净。

清洗程序为：(1) 用洗涤剂清洗；(2) 用清水洗净后，再用铬酸洗液清洗30 s（用过的铬酸洗液回收，可反复使用，不要随意倒入下水道！）；(3) 用纯水洗净后，在真空干燥箱中烘干备用。

2、TiO2溶胶-凝胶的制备量取20 mL的无水乙醇，注入烘干的试剂瓶中，加入3 mL三乙醇胺，搅拌成均匀透明溶液。

1 溶胶-凝胶法制备纳米二氧化钛1

1.溶胶-凝胶法制备纳米二氧化钛指导老师：陈大明实验地点：李云强C521一、实验目的1. 掌握溶胶-凝胶法的原理与制备过程2. 掌握二氧化钛的性质3. 了解纳米材料的概念二、实验原理二氧化钛在自然界中存在的晶型主要有三种：金红石、锐钛矿和板钛矿。

到目前为止，关于金红石和锐钛矿二氧化钬晶体的结构和性能研究相对较多，而对板铁矿的关注是十分有限的。

这主要是因为板钛矿是一种亚稳定的晶相，很容易转变成二氧化铁其他两种晶相，即金红石和锐铁矿，因此在制备技术上一直存在困难。

对于金红石、锐铁矿制备技术十分成熟，可以通过不同的制备方法获得不同形貌的二氧化钛晶体材料。

二氧化钛自问世以来, 就以其独特的颜色效应、光催化作用及紫外线屏蔽等功能使其在汽车工业、防晒化妆品、废水处理、杀菌、文物保护、环保等方面有着广阔的应用前景.目前, 国内外合成纳米TiO2 的方法很多, 根据所要求制备粒子的性状、结构、尺寸、晶型、用途等而采用不同的制备方法.纳米二氧化钛的制备方法,主要有溶胶-凝胶法、水热合成法、微乳法、液相沉积法、化学气相沉积法等.溶胶凝胶法(sol-gel)是采用湿化学方法制备材料的一种新型方法，该方法是在液态条件下将前驱体(金属醇盐、金属无机盐、溶剂、催化剂等)混合均匀，并经金属盐类的水解、缩聚(合)等化学反应，形成溶液形态稳定透明溶胶体系；溶胶经陈化后，胶体间进一步缓慢聚合，将会形成以前驱体为骨架的三维空间网络的聚合物形态，未蒸发的溶剂填充于网络结构中构成了湿凝胶体系；湿凝胶再经干燥过程脱去结构中的溶剂从而形成一种多孔结构的干凝胶体系；最后经热处理过程制备成所需材料。

流程图如下：溶胶凝胶方法制备材料具有许多优点：(1)设备要求不高，工艺过程简单，反应过程易于控制；(2)制品形态多样化，可得到纤维、粉末、涂层、块体等；(3)材料掺杂范围宽，多元掺杂组分化学均匀性以及产物的纯度都较高；(4)与传统制备工艺相比，采用溶胶凝胶工艺所得产物为比表面积很大的凝胶体，具有烧结温度较低，材料强度和韧性较高等特点；(5)可得到一些传统制备工艺无法获得的材料，如无机材料大多经高温处理制备，而有机物高温下会分解，通过溶胶凝胶工艺可在较低温度下制备有机-无机复合材料。

一种二氧化钛纳米粒子的制备方法

一种二氧化钛纳米粒子的制备方法引言：二氧化钛（TiO2）纳米粒子具有许多优异的物理、化学和光学性质，因此在催化、光电子学、环境科学等领域有着广泛的应用。

本文将介绍一种常用的制备二氧化钛纳米粒子的方法——溶胶-凝胶法。

一、溶胶-凝胶法的基本原理溶胶-凝胶法是一种常用的制备纳米材料的方法。

其基本原理是将合适的前驱体（通常是金属盐或金属有机化合物）加入溶剂中，形成溶胶。

通过控制反应条件，使溶胶逐渐凝胶形成固体胶体，然后经过热处理得到所需的纳米材料。

二、溶胶-凝胶法制备二氧化钛纳米粒子的步骤1. 前驱体的选择：选择合适的前驱体是制备二氧化钛纳米粒子的关键。

常用的前驱体包括钛酸四丁酯、钛酸异丁酯等。

2. 溶解前驱体：将选定的前驱体加入适量的溶剂中，通常选择有机溶剂如乙醇、二甲基甲酰胺等。

在搅拌的同时，加热溶剂使前驱体完全溶解。

3. 添加催化剂：为了加速凝胶的形成，可以添加适量的催化剂，常用的催化剂有硝酸铵、硝酸钠等。

4. 调节pH值：通过调节溶液的pH值，可以控制凝胶形成的速度和纳米粒子的形貌。

一般来说，较高的pH值有利于形成纳米颗粒，而较低的pH值有利于形成纳米棒或纳米管。

5. 凝胶形成：在搅拌和加热的条件下，溶液中的前驱体逐渐聚集形成凝胶。

凝胶的形成速度和形貌可以通过调节温度、搅拌速度和溶液浓度来控制。

6. 热处理：将凝胶烘干并进行热处理，使其转变为二氧化钛纳米粒子。

热处理的温度和时间可以根据所需的纳米粒子尺寸和晶型进行选择。

7. 纳米粒子的分散处理：得到的二氧化钛纳米粒子往往存在一定的团聚现象，需要进行适当的分散处理。

常用的分散剂有十二烷基硫酸钠、聚乙烯吡咯烷酮等。

三、优点与应用前景溶胶-凝胶法制备二氧化钛纳米粒子具有以下优点：1. 方法简单，操作方便，适用于大规模制备；2. 可以控制纳米粒子的形貌、尺寸和晶型；3. 可以制备高纯度、高比表面积的纳米粒子。

由于二氧化钛纳米粒子具有良好的光催化、光电子和光学性能，因此在环境科学、能源领域和生物医学等领域有着广泛的应用前景。