1、分類(lèi)號(hào)：密級(jí)：UDC：學(xué)號(hào)：415814712060南昌大學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)位研究生學(xué)位論文Ti3O5納米線(xiàn)的自誘導(dǎo)制備及性能研究納米線(xiàn)的自誘導(dǎo)制備及性能研究SelfinducedPreparationPropertiesofTi3O5Nanowires劉嬌培養(yǎng)單位（院、系）：南昌大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院指導(dǎo)教師姓名、職稱(chēng)：杜軍副教授指導(dǎo)教師姓名、職稱(chēng)：黃燕飛高級(jí)工程師專(zhuān)業(yè)學(xué)位種類(lèi)：工程碩士專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域名稱(chēng)：化學(xué)工程論文答辯日期：2014年12月11日

2、答辯委員會(huì)主席：評(píng)閱人：年月日摘要摘要Ti3O5具有相變可逆性、光催化性、氧敏性等一系列特性，且阻溫穩(wěn)定性好，無(wú)毒無(wú)害，屬環(huán)境友好型材料。隨著納米科技的不斷發(fā)展，Ti3O5納米材料的研究掀起了熱潮。良好的光存儲(chǔ)、光催化性能使其備受關(guān)注。本學(xué)位論文采用了常壓化學(xué)氣相沉積法，對(duì)Ti3O5納米線(xiàn)的自誘導(dǎo)制備工藝及其光催化性能進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)分別考察溫度、時(shí)間、O2流量等條件對(duì)Ti3O5納米線(xiàn)晶型、晶相生長(zhǎng)及光催化性能方面的影響。并研究了降溫過(guò)

3、程中納米線(xiàn)的生長(zhǎng)狀況。研究表明：（1）采用自誘導(dǎo)氧化法在Ti5Si3粉末上成功地制備了單斜晶系的Ti3O5納米線(xiàn)。當(dāng)溫度800oC，反應(yīng)時(shí)間90min，O2流量為20sccm時(shí)，有大量表面光滑直立的納米線(xiàn)生成。納米線(xiàn)長(zhǎng)約500nm，直徑約2040nm。自誘導(dǎo)的生長(zhǎng)機(jī)制是：在Ti5Si3表面TiO成核后形成的原空位成為誘因，促使Ti3O5結(jié)晶形成，隨著O2的不斷補(bǔ)充，Ti3O5納米線(xiàn)由頂端向下生長(zhǎng)。反應(yīng)過(guò)程經(jīng)熱力學(xué)分析，吉布斯自由能小，反

4、應(yīng)可行。（2）Ti3O5納米線(xiàn)的生長(zhǎng)受反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間和O2流量的影響。隨著反應(yīng)溫度的增加，Ti3O5晶相生長(zhǎng)速率逐步升高，而成核速率會(huì)先升高后降低，最佳的生長(zhǎng)溫度為800oC；反應(yīng)時(shí)間過(guò)短則氧化反應(yīng)的進(jìn)行不足，過(guò)長(zhǎng)會(huì)因Ti元素的消耗而無(wú)法促進(jìn)納米線(xiàn)的生長(zhǎng)，最佳的生長(zhǎng)時(shí)間約為90min；O2流量是Ti3O5納米線(xiàn)制備過(guò)程的重要影響因素之一。流量較小不利于反應(yīng)；流量過(guò)大，則納米線(xiàn)的各向異性縮小，納米線(xiàn)會(huì)聚集成團(tuán)，難以辨認(rèn)，最佳的O2流量

5、約為20sccm。（3）在降溫過(guò)程中設(shè)置再恒溫段，因?yàn)闇囟容^低、反應(yīng)物不足等原因，這個(gè)階段納米線(xiàn)的生長(zhǎng)速度較慢。新長(zhǎng)出的線(xiàn)直徑較小，約為1520nm，使得整個(gè)納米線(xiàn)呈現(xiàn)頂端粗底端細(xì)的形貌特征。（4）Ti3O5納米線(xiàn)半徑小、比表面積很大，不僅降低了電子空穴對(duì)的復(fù)合幾率，還易于被被降解物質(zhì)吸附，提高了Ti3O5的光催化活性。在最佳工藝條件下制備的納米線(xiàn)的光催化性能最佳，當(dāng)降解時(shí)間為180min時(shí)，Ti3O5納米線(xiàn)對(duì)亞甲基藍(lán)的降解率達(dá)到62%