K +掺杂对TiO2纳米粒子相变的影响欧洲杯猜球平台

R.Vijayalakshmi和K.V.Rajendran

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Azojomo（ISSN 1833-122X）第6卷2010年11月6日

主题涵盖

摘要
关键词
介绍
实验的程序
结果与讨论
掺杂k的效果机制⁺在Tio.₂相变
结论
承认
参考
联系方式

摘要

纯K掺杂TiO₂通过溶胶 欧洲杯猜球平台- 凝胶法制备纳米粒子。k的效果⁺兴奋于TiO.₂研究了金红石相变的锐钛矿。发现k掺杂使相变化移位并对锐钛矿生长具有稳定性影响。具有合适量（约1和3mol％）K掺杂剂减少了锐钛矿粒度并增加了TiO的比表面积₂粉末。

关键词

纳米粒子，欧洲杯猜球平台溶胶-凝胶，掺杂，晶粒尺寸，表面积，粉末

介绍

半导体光催化在光刺激下降解污染物方面已经得到了广泛的研究，特别是在将有毒和不可生物降解的化合物完全破坏为二氧化碳和无机成分方面。几种半导体表现出适合于污染物光催化降解的带隙能量。在应用的光催化剂中，TiO₂是目前应用最广泛的光催化半导体材料之一，具有化学惰性、无光腐蚀、成本低、无毒等特点。欧洲杯足球竞彩TiO₂有三种不同的晶体结构;锐钛矿，布鲁克钛矿和金红石。其中，锐钛矿和布鲁克石是稳定的相，在温度范围内的温度范围为450至900℃[1]的热处理时，不可逆地转化，其中可以在该温度范围内的温度范围内。同时。许多研究阐明了锐钛矿表现出比金红石更大的光催化性质，因为负责光催化反应的高度羟基化物表面在锐钛矿结构中容易形成。因此，锐钛矿相的稳定化成为待研究的兴趣的主题[2,3]。

掺杂杂质离子被称为操纵TiO的内部性质的有效方法之一₂如结晶结构和微晶尺寸[4,5]。20世纪60年代已经开始研究杂质掺杂对相变的影响。掺杂剂和宿主离子之间的相似之处;据报道，电子价，离子半径和化学性质对晶体成核过程中的离子交换显着影响，其中掺杂剂离子在宿主晶格中作为替代或间质部位进行[6-10]。因此有趣，需要检查金属添加剂对TIO的影响₂相变性和晶粒生长。

在我们的工作中，使用溶胶-凝胶法，我们制备了纯和K⁺掺杂的TiO.₂粉末和特征通过X射线衍射（XRD），透射电子显微镜（TEM），扫描电子显微镜（SEM），能量分散光谱镜（EDS）和超紫 - 可见（UV-VIS）吸收，并研究了效果K.⁺掺杂在TiO上₂锐钛酶到金红石相转化和锐钛矿晶粒生长[11]。

实验的程序

溶胶 - 凝胶合成TiO₂将异丙氧化物钛(IV) (TTIP)溶于无水乙醇中，按Ti: H₂o = 1：4。用硝酸调节pH并抑制溶液的水解过程。将溶液剧烈搅拌30分钟以形成溶胶。老化24小时后，将溶胶转化为凝胶。为了获得纳米颗粒，将凝胶在120℃下干燥2小时以欧洲杯猜球平台最大程度地蒸发水和有机材料。随后进行各种温度的烧结过程，以进行所需的TiO₂水晶。

碱性离子掺杂TiO₂除了加入相欧洲杯猜球平台应的碱性掺杂剂(KNO)外，采用上述方法合成了纳米粒子_3.）在乙醇中。摩尔分数变化掺杂浓度;1＆3mol％，它被指定为k₁和K_3.分别。TiO的结晶阶段₂使用X射线衍射仪Schimadzu型号测定：XRD 6000，Cuka辐射范围为20-80°（λ= 0.154nm）。在varian Cary 5e分光光度计上在室温下记录UV-Vis吸收光谱在200至1000nm之间的范围内。通过使用模型的扫描电子显微镜Hitachi S-4500和透射电子显微镜（TEM）分析微观结构和晶粒尺寸JEOL-2010显微镜。

结果与讨论

通过溶胶 - 凝胶法合成的溶胶样品是无定形的，并且在烧结过程中逐渐变换到晶体状态。为了分析锐钛矿金红石混合相中的相对比，XRD是一个非常有效的程序，因为混合物中的每种组分独立地给出它们的特征模式[12]。粉末XRD澄清稳定锐钛矿相，随着增加掺杂浓度，抑制了向金红相的过渡。纯，k的比表面积和粒径₁和K_3.——TiO₂在450、550、650和750°C下煅烧的样品如表1所示。从表中可以看出，表面面积随TiO的增加而减小₂> K₁> K_3.当样品分别在450,550,650和750℃下煅烧时。掺杂剂K.⁺可以分散或化合物与TiO₂，防止TiO₂聚集并降低煅烧温度的表面积减少，渲染k⁺掺杂的TiO.₂比普通tio更多孔₂[13]。

表格1。研究了纯，K₁和K_3.——TiO₂纳米颗粒欧洲杯猜球平台

样品	粒度（nm）	比表面积(m2/G）
	450°C 550°C 650°C 750°C	450°C 550°C 650°C 750°C
纯TIO.2	14 20 28 -	94.4 66.1 50.65 -
1% K掺杂TiO2	10 15 19 25	132.2 88.1 69.55 52.8
3％K掺杂TiO2	7 13 17 22	188.8 101.66 77.7 60.1

图1（a，b和c）显示纯和k掺杂TiO的XRD图案₂在不同的温欧洲杯猜球平台度下煅烧纳米粒子。该材料显示出高度的结晶度，并在450℃下存在完全锐钛矿相。我们选择450°C作为煅烧温度，因为发现该温度在不同温度下煅烧的样品之间具有最高活性。可以看出，金红石开始出现纯TIO₂当煅烧温度为550℃时样品，当煅烧温度为650℃时，锐钛矿相消失，而K掺杂TiO出现了一定的金红石相₂当煅烧温度为550℃时，绝大部分样品仍为锐钛矿相。这些证明了K⁺掺杂剂可以极大地抑制从锐钛酶到金红石的相变，显然增强了相变的开始温度[14]。锐钛矿和金红石相的晶体尺寸随着煅烧温度的增加而增加，以及K⁺掺杂的TiO.₂比纯TIO小₂由于掺杂k延迟了颗粒凝聚⁺．

图1。如制备的样品（a）纯TiO的XRD图案₂(b) 1% k掺杂TiO₂(c) 3% k掺杂TiO₂

纯＆k的表面形态⁺掺杂的TiO.₂通过SEM分析评估样品，其清楚地表明了结晶生长的显着变化，其有效地引发了结晶尺寸的减少，如图2所示。（2A，B和C）。此外，通过掺杂K获得更均匀和均匀的纳米颗粒的分布欧洲杯猜球平台⁺离子进入tio₂纳米粒子。欧洲杯猜球平台尽管很明显，碱性离子可以成功地抑制纳米颗粒尺寸以及稳定TiO的锐钛矿阶段₂．

图2。纯TiO和掺杂TiO的SEM显微图₂在450°C下煅烧(a)纯TiO的SEM₂（b）TIO 1％K的SEM₂(c) 3% K掺杂TiO的SEM₂

掺杂k的效果机制⁺在Tio.₂相变

一般来说，离子半径和煅烧温度是影响掺杂剂进入TiO的两个最重要的条件₂晶格形成稳定的固溶体。当掺杂剂的离子半径大于或小于Ti4+时，掺杂剂取代了TiO₂晶格离子必须导致晶格畸变（CLD）。因此，可以累积一定量的能量，使得可以抑制取代过程[15]。从图1可以看出，纯净和k掺杂的TiO的XRD峰值₂纳米粒子主欧洲杯猜球平台要具有相同的位置，主要证明K⁺没有加入TiO₂以取代Ti4+。这是因为K的半径⁺(1.51Å)比Ti4+ (0.64Å)大得多。另外，相位约为K⁺元素在图1中找不到，可能说明K⁺均匀地分散到TiO上₂纳米粒子。因此，在热处理过程中，可以容易地发生析脂酶结晶周围的Ti-O-k三个元素的化学键，这可能抑制金红石的晶核的产生和生长。

对于半导体纳米颗粒，预期量子限制效果，并且当粒欧洲杯猜球平台径减小时，吸收边缘将移至更高的能量。K.⁺掺杂的TiO.₂在345和364nm处表现出吸收边缘，与纯TIO相比，蓝色变化很大₂（376nm）（如图3所示）。掺杂TiO的吸收边缘₂比纯TIO更强大₂．图揭示了吸收强度和TiO顺序的阈值波长降低₂> K₁> K._3.．在550°C和650°C处理的样品由于粒径较大，吸收边出现一定程度的红移[16]。考虑到吸收位置的蓝移₂，本样品的吸收垂直可以分配给TIO中电子的直接转变₂纳米粒子。欧洲杯猜球平台

图3。纯粹和掺杂的TiO的DRS模式₂在450°C煅烧

图4A显示了纯和3mol％K掺杂TiO的TEM照片₂纳米粒子在欧洲杯猜球平台450℃下煅烧。可以发现纯净和k掺杂的tio₂纳米粒子均欧洲杯猜球平台出现相似的球体，平均粒径分别为约7和14nm，证明k掺杂剂可以抑制TiO的增加₂粒度。在图中。5所选择的区域电子衍射（SAED）图案K.⁺掺杂的TiO.₂显示450°C。前四个环被分配给锐钛矿相的（004），（004），（005）反射。所选区域电子衍射（SAED）研究与XRD测量很好。在图2中显示的能量分散光谱（EDS）。图6和表2提供了制备样品中各种元素的组成。

图4.．纯净和掺杂TiO的TEM显微照片₂在450°C（i）纯TIO的温度下煅烧₂（ii）TIO中3％K的TEM₂

图5.．X掺杂TiO的落下图案₂

图6.．k掺杂TiO的EDS谱₂

表2。各种元素的组成呈现在k中_3.再版TiO₂纳米粒子。欧洲杯猜球平台

元素	wt％	在％
行	91.60.	96.36
K K	01.54	01.23
TIK.	06.86	02.41

结论

目前研究的研究表明，TIO的纳米粒子欧洲杯猜球平台₂掺杂k⁺溶胶-凝胶法制备的钛矿-金红石具有协同作用，使钛矿-金红石向高温转变。根据XRD分析，K⁺没有进入tio₂以取代Ti4+。确实是k的半径⁺(1.51Å)比Ti4+ (0.64Å)大得多。它们可能均匀地分散到TiO上₂纳米粒子。欧洲杯猜球平台纯TIO的粒度₂（14nm）大于k₁＆K._3.掺杂的TiO.₂纳米颗粒(欧洲杯猜球平台10nm和7nm)，表明K的引入可以有效地抑制TiO₂在煅烧过程中进一步长大。K掺杂TiO₂纳米颗粒在欧洲杯猜球平台吸收光谱中显示出在吸收光谱中的伴随蓝移，粒径减小。K掺杂TiO的吸收边缘₂计算得到的欧洲杯猜球平台345和364nm的纳米粒子略小于纯TiO的376nm₂．

承认

作者非常感谢大学资助委员会提供财政援助以开展这项工作。

参考

1. Y. F. Chen，C. Y. Lee，M. Y. Yeng和H.T.Chiu，煅烧温度对TiO结晶度的影响₂纳米粉末“，晶体生长杂志，247（2003）363-370。
2.Qiu S.和S. J. Kalita，“纳米tio2的合成、加工和表征₂“，材料科学与工程A，4欧洲杯线上买球35-436（2006）327-332。
3.“纳米tio2的制备与表征₂粉末“，材料化学和欧洲杯足球竞彩物理，78（2002）184-188。
4. W.以西兰，S. Bouattour和A. W.KOLSI，“Y和RB共掺杂TiO的结构和电导研究”₂溶胶-凝胶法合成”，无机材料学报，352(2006)3970-3978。
5.S. S. Srinivasan, J. Wade, E. K. Ste Fanokos和Y. Goswami，“硫酸化和共掺杂对TiO可见光光催化的协同效应₂“，合金和化合物杂志，424（2006）322-326。
6.Xie Y.， Li Y.， Li Y. Zhao X.”an锐钛矿F- n共掺杂tio2的低温制备及其可见光催化活性₂“，分子催化杂志A：Chemical，277（2007）119-126。
7. Y. Zhinhao，Jia Junhui和Z. Lide，“Zn（II）+ Fe（III）的共掺杂对TiO光催化活性的影响”₂材料化学与物理，73(2002)323-326。欧洲杯足球竞彩
8.K. L. Fromdell, M. H. Bartl, M. R. Robinson, G. C. Bazan, A. Popitsch和G. D. Stucky，“通过能量转移在稀土掺杂纳米晶壁的介孔二氧化钛薄膜中的可见光和近红外发光”，固体化学学报，172(2003)81-88。
9.王金舒，王国宏，“La3+和n共掺杂SrTiO3粉体在可见光下的光催化破坏”，稀土学报，22(2003)591-597。
10. H. Meifang，L. Fangbai和L. Ruifeng，提高光催化性质和Nd -3 + - 掺杂TiO的活性机制₂甲基橙降解”，稀土学报，22(2004)542-546。
11. Y.Bessekhou，D. Robert，J.V.Weber和N. Chaoui，碱性 - 掺杂TiO的影响₂光催化效率“，光化学和光生物学杂志A：化学，167（2004）49-57。
12。C. S. Kim, I. M. Kwan, B. K. Moon, J. H. Jeong, B. C. Choi, J. H. Kim, H. Choi, S. S. Yi, D. H. Yoo, K. S. Hong, J. H. Park and H. S. Lee, “Synthesis and particle size effect on the phase transformation of nanocrystalline TiO₂"，材料科学与工程，27欧洲杯线上买球(2007)1343-1346。
13.M. K. Seery, R. George, P. Fioris和S. C. Pillai，“用于增强可见光光催化的银掺杂二氧化钛纳米材料”，《光化学和光生物学杂志》，18欧洲杯足球竞彩9(2007)258-263。
14.陈立昌，黄春明，蔡福荣，“K的光催化活性及其表征⁺再版TiO₂光催化剂“，分子催化杂志A：Chemical，265（2007）133-140。
15. H. E. Chao，Y. yun，H. U. xingfang和A.洛杉矶“银掺杂对溶胶 - 凝胶二氧化钛粉的相变和籽粒生长的影响”，欧洲陶瓷学会，23（2003）1457-1464。16. F. Caimei，X. Peng和S. yanping，“纳米TiO的制备₂掺杂有铈及其光催化活动“，Rrare地球杂志，24（2006）309-31。

联系方式

R.Vijayalakshmi和K.V.Rajendran
校长学院物理系
印度钦奈,TamilNadu

电子邮件 ：[电子邮件受保护]

本文还以“材料和材料处理技术进步”的印刷形式公布，12 [1]（2010）25-30。欧洲杯足球竞彩