金属离子掺杂对金红石型纳米TiO₂的稳定性影响

更新时间:2023-05-28

【摘要】以TiCl4为原料,采用低温水热法制备不同金属离子掺杂的纳米TiO2粉末,结合扫描电子显微镜（SEM）、X射线粉末衍射仪（XRD）、孔径分析仪等分析金属离子掺杂对产物晶型、晶粒尺寸、形貌及比表面积的影响,以及不同金属掺杂纳米TiO2的高温稳定性。结果表明:掺入Ce3+、Re7+、La3+和Co2+等金属离子时,制备的纳米TiO2仍为金红石结构,掺入Zr4+时,纳米TiO2为金红石和锐钛矿混晶结构;Ce-TiO2、Re-TiO2、La-TiO2的初级粒子均为棒状,但直径和长度不同,CoTiO2、Zr-TiO2的初级粒子大部分呈颗粒状,且Zr-TiO2颗粒具有高分散性,比表面积高达198.0 m2/g;高温煅烧后,掺杂Zr4+、Ce3+、Re7+、Co2+等金属离子的纳米TiO2粉末均出现新的晶相,其中Ce3+和Co2+掺杂出现锐钛矿相,Zr4+和Re7+掺杂出现板钛矿相;La3+、Co2+促进TiO2粉末高温烧结,而Ce3+和Re7+的掺杂可以抑制高温烧结。整体上,金属离子掺杂对烧结影响较小,掺杂样品的晶粒尺寸仍会明显增大,比表面积显著降低。

【关键词】 TiO2 金红石 金属离子掺杂 高温煅烧 比表面积

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