介绍纳米TiO2广泛研究是很有前景的材料在传感器中的应用[1],光催化[2],[3]太阳能转换和光学涂料[4]。 二氧化钛的性质是由其不同的多晶型物。热力学稳定的金红石相的热退火得到锐钛矿,和它的体积相变发生超过800°C [5]。然而,纳米二氧化钛的转换是影响合成的方法,例如TiO2由水解可以得到在600°C[6],而电影由溶胶-凝胶浸渍涂敷锐钛矿是主要的阶段,即使加热在800°C [7]。当二氧化钛溶胶-凝胶法合成的处理、水解或胶体化学方法,做好准备材料提供了一个非晶态结构,因此热退火需要获得一个定义良好的纳米晶体阶段和消除污染产生的合成方法[8]。相变是伴随着显微结构的变化,如致密化,晶粒生长和孔隙度修改[9]。这表明好样品的微观结构和结晶相影响上述的动力学过程。退火过程的显著变化,同时,微观结构,结晶相的纳米尺寸纳米二氧化钛[10]。 溶胶-凝胶法合成有利于二氧化钛空缺职位和缺陷结构的形成可能修改其催化性能[11]。在溶胶-凝胶法二氧化钛乳剂脱水过程可能影响其整体催化性能。 自1978年以来[12]光声技术经历了巨大的扩张。现在它们被用于广泛的学科进行研究,不同属性的凝聚态包括光学、运输和热性能(13 - 15)。光声技术被用于各种材料的特性,测量、热扩散率[16]和热effusivity (19、20)。欧洲杯足球竞彩 热effusivity一直先前研究中使用的时间演化的动力系统聚合和脱水(12、21)。在这种情况下一个修改版的传统Rosencwaig电池已经使用。 在这个工作的发展热effusivity作为时间的函数是监控在水热过程中脱水治疗二氧化钛样本,通过溶胶-凝胶技术。脱水过程中显示了两个明确的阶段。动态的分析允许水模式的分析从物质释放出来。与有机基体的降解和相变由于热处理进行了讨论。 实验实验装置如图1所示,它由激光(氦氖20 mW)的光,由一个机械调制斩波器(斯坦福研究540)以恒定的频率(f= 7赫兹)对所有实验(e)。激光聚焦在参考材料(c)(50μm厚度的铝箔)热扩散系数为0.9厘米2通过一个石英窗口/ s (d),他们都是密封的光声与真空油脂(PA)细胞。感兴趣的乳剂样本(a)被放置在一个1毫米厚丙烯酸环(b)在外部表面的参考材料。商业使用驻极体麦克风(f),这麦克风信号送入一个锁定放大器(830年斯坦福研究),从输出信号振幅的记录,作为时间的函数,在一个个人计算机。在这个配置中PA细胞是关闭的。
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图1。传统的PA细胞示意图安排。样本(a)是包含在一个丙烯酸环(b)。激光(e)穿过窗口(d)和影响着参考材料(c)和信号检测麦克风(f)。 |
研究的样本准备混合2:1 (wt. %)的水和粉样品。混合物在30分钟超声波浴和均质乳剂。所有实验进行恒定室温。 二氧化钛样品粉末形式收到环境以前的热处理温度高达700o在12 h C。水晶阶段是由x射线衍射(XRD)技术使用西门子CuK d - 5000衍射仪α辐射。长时间退火处理是为了研究阶段结晶。粉末样品被放置在铂金坩埚加热在120,350,550和700°C,在12 h。XRD模式注册范围内5-60°2θ步长为0.02°和步骤2 s的时间。 理论根据Rosencwaig和Gersho模型[22],PA信号是由温度波动(θ)air-substrate接口。解决这个配置这个温度的热扩散方程可以确定 
(1)
l参考材料的厚度或衬底,σ是一个复杂的热扩散系数,定义为 ,一个=(πf/α)1/2,b =εb/ε热耦合系数,ε和εb热effusivities衬底和样本,分别。θ0温度波动的表达式是没有样品的基质,给出的是哪一个θ0=(我0/2kσ)双曲余切(σl)。在方程(1)到达,它已经考虑effusivity空气(ε空气= 5.6 x104Ws1/2/厘米2K)远小于铝基体的热effusivity (ε= 2.4Ws1/2/厘米2K)。 由于衬底是光学不透明的,它被认为是光吸收系数,β,远比复杂的热扩散系数的绝对值,|σ|,使用频率。此外,样品厚度,lb,远远大于其热扩散长度,给出的µb=(αb/πf)1/2,被αb样品的热扩散率。从方程(1)的振幅比率θ/θ0是由 
(2)
解决Eq。(2)热耦合系数b可获得的热effusivity乳液作为时间的函数,这是。 
(3)
在哪里 一个= (问2(cosh - 1)2(2x)+ cos2(2x)] + 2 (问2cosh (2 + 1)x)因为(2x), B= sinh (2x)((问2cosh (2 - 1)x)+ (问2因为(2 + 1)x)), C= (问2(cosh - 1)2(2x)+ cos2(2x)), 和x =。 测量的发展q = q (t)的值,εb(t)可以获得。 热effusivity (ε)是一个高度相关的数量研究时变问题时,相关单位体积热容(ρC)和热导率(k) 
这个属性评估样本之间的热量交换和周围介质。在半无限的情况下材料的温度T0接触,这是放置在一个水库在较高温度(T)、热流在给定的时间(t)是由 
与t0最初的时间。换句话说,热流成正比的热effusivity时变条件[23]。 结果和讨论结果热effusivity作为时间的函数之前热处理的样品收到了从室温到700 oc提出了如图2所示。在脱水过程中,热effusivity显示两个s形衰减阶段作为时间的函数。每个人都装了一个s形曲线,因此双s形拟合函数用于分析实验数据[12]: 
(4)
(一) 
(b) 
(c) 
(d) 
(e) |
图2。热effusivity作为时间的函数收到前一个热处理的样品从室温到700ºC: a)新鲜样品;b) 120ºC;350ºc c);550ºC d);e) 700ºC。 |
不同的时间间隔从物流的参数作为温度的函数曲线如图3所示。这些结果表明,退火处理强烈影响脱水过程。在第一阶段的脱水时间,t0,(图3)几乎线性增加,在第二阶段,类似的参数,tp(图3 b)也逐渐增加,呈现一种曲折的间隔200°C到400°C。曲折也出现在这个时间t0,尽管在这种情况下,它更小。
(一) 
(b) 
(c) 
(d) |
图3。时间间隔从物流的参数曲线作为温度的函数:a)和b)t0和tp是当每个s形的过程达到它的最大时间间隔的导数。c和d)Δt0和Δtp平均倍每一个s形的增长过程。 |
另一方面,安定下来的时间,或者时间过程发生在热扩散长度,不同的行为是观察(图3中,c和d)。在第一阶段,时间间隔Δt0显示了温度最高在200ºC和强势减少后观察。在定居在第二阶段的时间Δtp不断减少观察某些稳定在300ºC。 交错脱水过程表明两种形式释放水在这个过程中,将涉及的第一个进程,水不强烈束缚与二氧化钛溶胶-凝胶的结构矩阵。时间间隔的弯曲约350ºCt0,tp和Δtp(图3 a, b, d)可以与有机基体的降解由于热治疗,影响这两个阶段的脱水。有机的系统退化矩阵也会解释这一事实安定下来Δt0和Δtp(图3 c, d)短当温度增加,表明更高的脱水速度。 时间间隔的增量t0,tp显示延迟的内部检测过程的热扩散长度。这一次是受到titania-water混合物的热扩散系数的影响。第三个因素影响的行为,这些结果将出现在更高的温度,相变从锐钛矿、金红石。这也证实了x射线衍射(图4)。最初的x射线衍射图展览宽峰的形成与低结晶模式对应于锐钛矿阶段,然而温度急剧增加和定义良好的山峰都观察到550°C,甚至更高的值2θ而双反射观察到37岁,55和70 (2θ)。在700°C的小反射与金红石、高温的二氧化钛形式,发现在27.6,36.3,41.5和57.0 (2θ)。脱水曲线500ºC以上的行为影响,可能与间隔的时间间隔的增加有关t0,tp和Δt0
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图4。x射线衍射的二氧化钛在不同的退火温度。R =金红石。 |
结论水乳剂的脱水得到的粉末二氧化钛溶胶-凝胶法和热治疗从室温到700ºC,使用光声光谱监测。结果表明,使用修改后的传统光声细胞,可以确定热effusivity在脱水过程中作为时间的函数。结果表明,热effusivity之前,每个人都可以安装两个过程的二阶动力学。曲线的分析为我们提供了脱水时间和安定下来。这个时间间隔的行为强烈影响降解的有机材料由于热处理。相变从锐钛矿向金红石的贡献进行了探讨以及热扩散长度的影响由于热扩散在样本的差异。我们的结果表明,尽管,脱水过程非常复杂;这种技术可以用有趣的视角为我们提供有用的结果不仅对流程的理解,在性能和应用程序类似的材料。欧洲杯足球竞彩 确认作者要感谢Eng。电子产品和moran的j . Bante-Guerra寻求帮助。D。h . Aguilar x射线衍射。这项工作是支持的部分Conacyt项目38493 - u。 引用1。c . Garzella e . Comini e . Tempesti TiO说与g . Sberveglieri。2薄膜的新型溶胶-凝胶处理的气体传感器应用程序”,传感器执行器B, 68 (2000) 189 - 196。 2。a . Fujishima t·拉奥和D。Tryk, “Titanium dioxide photocatalysis”, Photochem. Photobiol. C, 1 (2000) 1-21. 3所示。m . Gratzel“半导体Nanoclusters-Physical”,令Kamat化学和催化方面,艾德。P V和D Meisel(阿姆斯特丹:爱思唯尔)(1997)353 - 461页。 4所示。k . Rao m .没吃和s .汉”电子束蒸发TiO的光学特性2”,薄固体电影,176 (1989)181 - 186。 5。美国密苏里州和w .京”,二氧化钛的电子和光学性质的三个阶段:金红石、锐钛矿和板钛矿”,理论物理。启B, 51 (1995) 13023 - 13032。 6。p . Gouma和m·米尔斯“二氧化钛锐钛矿向金红石转型粉”,j。陶瓷。Soc。,84 (1995)619 - 622。 7所示。p . Lottici d . Bersani m . Braghini, a . Montenero。”拉曼散射表征gel-derived二氧化钛玻璃”,j .板牙。科学。,28 (1993) 177-183. 8。m . Suhail Rao汉,美国汉。”直流反应磁控溅射TiO的titanium-structural和光学特性2电影”,j .达成。理论物理。,71 (1992)1421 - 1427。 9。k·库马尔,k . Keizer a . Burggraf t大h . Nagamoto和s Morooka”致密化的纳米二氧化钛的帮助下一个阶段转换”,自然,358 (1992)48-51。 10。廖,w .梅奥和k Pae。”同步加速器辐射的热稳定性和晶粒生长在纯净和Metal-Doped纳米晶体TiO2”,学报。板牙。,45(1997) 4027-4040. 11。d . Bersani g . Antonioli p . Lottici, t·洛佩兹。”准备的拉曼研究纳米二氧化钛溶胶-凝胶法路线”,J。Non-Cryst。固体,175 (1998)232 - 234。 12。m . Vargas-Luna g . Gutierrez-Juarez j . r . Rodriguez-Vizcaino j·b·Varela-Najera j . m . Rodriguez-Palencia j . Bernal-Alvarado m·索萨和j·j . Alvarado-Gil”光声在聚苯乙烯乳剂”非齐次固化过程的监控,j .物理学D::。理论物理。,35(2002)1532-1537. 13。a·g·贝尔,“由辐射能在声音的生产”,费罗斯。杂志,11 (1881)510 - 528。 14。a . Rosencwaig Commun选择。7 (1973)305 - 308。 15。c . Manfredotti f . Fizzotti m . Boero和哈默西,“绝对的光学吸收系数的测定热厚样品的光声光谱”,固态Commun。,98 (1996)655 - 659。 16。m . v . Marquezini:内堂,a . m . Mansanares h·巴尔加斯和l·c·m·米兰达,“开放的光声光谱细胞”,量。科学。抛光工艺。,2(1991) 396-401. 17所示。答:平托否决权,h·巴尔加斯:f·雷特和l·c·m·米兰达“半导体的光声调查:影响扩散载体和重组PbTe和Si”,物理。启B, 40 (1989) 3924 - 3930。 18岁。o .萨姆,Jr .) c·l·塞萨尔n . a . Patel h·巴尔加斯,c . Guizoni l·c·m·米兰达。“双光束光声阶段测量固体的热扩散率”,j .达成。理论物理。,59 (1986) 1316-1318. 19所示。n·f·雷特:内堂和h·巴尔加斯,“光声热扩散率的测量聚合物衬托”,j .达成。理论物理。,61(1987) 3025-3027. 20.j . a . Balderas-Lopez g . Gutierrez-Juarez m . Fonseca-Jaime和F Sanchez-Sinencio”测量热effusivity液体使用传统的光声池”,启科学。Instrum。,70 (1999) 2069-2071. 21。t·洛佩兹,m . Picquart g . Aguirre g . Arriola y Freile, d·h·阿基拉·昆塔纳j。j Alvarado-Gil和F.M. Vargas-Luna,“琼脂封装在二氧化钛溶胶-凝胶的热特性”,Int。j . Thermophys。25 (2004)1483 - 1493。 22。a . Rosencwaig和a . Gersho”j .:造影、光声光谱”。理论物理。,47 (1976) 64-69. 23。奥古斯汀•萨拉查,“热扩散率”,欧元。期刊。,24(2003)351-358. 详细联系方式 |