PDF《许明孙以材》

2 的粒径有增 大趋 势 ,则 易形 成高交联产 物 ,有 时会立 即生成氧 化物絮状沉 淀,无法得 到好的凝胶 , 影 响反应的进行 .当加水量达到一 定量后凝胶 时间又有所 增长 ,这是因为过量 水冲淡 了缩聚物 的浓度 . (

6 )反应温度对 胶凝时 间的影响 水 解反应温度越 高,凝胶 的时间就会越短 ,溶 胶就越 不稳 定 .这是 因为温 度越高 ,胶粒 分子动能增 加,缩聚产 物碰撞 更加频繁 ,粒 子团聚生长 的几率就越大 ,反应越不 容 易控制 ,缩合 反应加快 ,从而 大大缩短 了凝 胶的时间 . 此外,温度越 高,溶剂挥发越快 ,使得参 加水解缩聚反应 的反应物浓度增 大,缩聚所得 的聚合物浓度 也增大 ,进一 步缩 聚和聚沉更 易进 行 ,故极 大地 缩短 了凝胶 时间 .但是 , 温 度过高 ,水 分蒸发量大 ,产 生过热溶胶 引起 凝聚沉淀 . (

7 )搅 拌速度对胶凝 时间 的影 响 实验发现 :搅拌速度过慢 时 ,混合均 匀所需时 间长 , 水容 易集聚 在一起 ,发 生剧 烈的水解 反应 而导致凝胶 时间 非常短 ,过程难 以控制 .搅拌速度快 ,有利于水解 和缩 聚 反应 ;

此外,也有利 于溶剂挥发 ,使得水解缩聚反应 物浓 度增 大,也导致凝胶 时间缩短 .但 是过强 的搅拌会破坏 凝 胶过程 中的网络结 构,延迟凝胶 的形成 . (

8 )不 同煅 烧时 间对制 备的T i O

2 质量的影 响 煅烧时 间的延长 ,使TiO2粉体的粒径增 大,而 且分 散更不均匀 .这是因为 s o l ― g e l 法制得 的TiO2 粉体的粒 径小 , 比表面 积大 ,表面 能高 .根据 动力 学原理 ,粒子 集 团总是 由能量 高的状态 向能量低 的状态 进行 .因此 , 相 同的煅烧温 度条 件下 ,时间越长 ,将 会使粒子 的粒径 增大 ,并且使 粒子逐渐趋 于团聚 .但是 ,煅烧 时间不足 , 则 不能完全 的排 除干燥后 晶体 中残余 的有机成 分,得到的TiO,粉末 可能会发黄 ,产物 不纯 .

三、T i O

2 纳米 晶的表征

1 、 X射 线衍射分 析(XRD) 图1分别 显示 的500 C、

7 0

0 ~ C、

8 0

0 C、

9 0

0 C、

1 0

0 0 * C 退火 温度下 的TiO2 的XR D 图像 .其 中标 A 的是锐钛矿 相 ,标 R 的是 金红石相 .锐钛矿型 T i O 2的衍射 主峰为

2 5 .

1 0 . ,金 红石型 的衍射 主峰 为27.4O..从 图中可 以看 出500 C、7

0 0 ~ C时TiO2 以锐钛矿相 为主 .到了800 C以上 就 以金红石相 为主 .随着 温度 的降低 锐钛矿 相越 来越 明显,相反 随着 温度 的升高金红石相 越来越 明显 .

2 、 原子力显微镜 分析 ( AF M ) 轮廓 算术 平均偏 差Ra是反 映表 面粗 糙度 的一个 标准.根据 表 1显示不 同的退火温度 下做 出的 T i O2 的轮 廓 算术平均 偏差 只 口不 同. 温 度低 ( 锐钛矿 相 为主 ) 的时候 , 口比较稳 定,而温度 高的情况 下(金红石 相为主 )起伏较大.其中900 C退火下 的 最小 . 图 2显示 的是

9 0

0 ~ C 退火下的原子力显微镜图.从图上可看出表面 比较平整, 并有 一些孔径 ,利于氧吸 附. 退火温度( ℃ )I

5 0

0 l

7 0

0 l

8 0

0 J

9 0

0 l o o O R 口(nm)I47.265l49.530l19.245I9.03o93.945

四、试验结果 气敏特性测 试

1、不 同退火温度 下 的气敏测 试 由图

3 可 以看 出不 同退火温度 下的 T i O2 基NO2 气体 气敏传感器 的灵敏度不 同 .其 中NO

2 气体 的摩 尔浓度统 一为lxl0一mo l /