J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 33, 11223–11233
四方相的TiO2由于合成较为简单,如锐钛矿或金红石相,已经广泛应用于与其性能相关的应用场景。
与此同时,TiO2斜方晶体结构也可以表现出优越的电化学催化、光催化性能,且相比于锐钛矿和金红石,潜力更大。这种晶相称之为板钛矿相,即Brookite。
晶系:斜方,空间群:Pcan, Z:8
晶胞参数:a0=0.5448,b0=0.9184,c0=0.5144
板钛矿相TiO2合成方法:
所有的合成都是在无空气条件下(双排管条件控制气氛和抽真空)合成的。将3g十八烯(ODE)、13-52 mmol 油胺(OLAM)和0.5-2 mmol 油酸(OLAC)装入三颈瓶中,以120°C脱气30 min,然后将混合物在N2氛围下冷却至50°C。此时,加入0.5-2 mmol的四氯化钛(使OLAC/TiCl4的摩尔比为1),并以25°C/min的速率将烧瓶加热至290°C。随着温度的升高,溶液从无色变成淡黄色,变成深棕色,最后变成乳白色。在290°C下加热 30min,反应可以停止,允许快速冷却;或通过注射泵以0.1 mL/min的固定速率加入前述ODE中等摩尔的TiCl4/OLAC混合物(在N2下的分离瓶中制备)的室温原料前体溶液。最大的纳米棒是通过向初始混合物中注入20 mmol的四氯化钛获得的。
合成完成后,在空气中进行纳米晶体的提取/纯化过程。加入丙酮(或2-丙醇),然后离心(5000 rpm)分离,然后用丙酮彻底洗涤以去除前驱体、表面活性剂和ODE。纯化后的纳米晶体最终分散到非极性溶剂中,如氯仿、甲苯或己烷,提供稳定的光学清晰的胶体溶液或悬浮液,这取决于纳米棒的平均大小。如有必要,通过将2-丙醇添加与低速离心(2000-3000 rpm)相结合,进行单次选择性沉淀步骤,可以轻松消除小得多(<8-10 nm)和不规则纳米颗粒的轻微样品污染,然后丢弃上清液。
TEM
低倍和高倍放大(分别为左和右)在低OLAM/OLAC比下合成的二氧化钛纳米晶体。烧瓶含0.5 mmol四氯化钛、0.5 mmol OLAC、13 mmol OLAM和3gODE,缓慢加热至290°C,并在此温度下保存30 min a).随后,在290°C条件下,以0.1 mL/min的速率加入不同量的等摩尔TiCl4/OLAC混合物:(b) 2 mmol ; (c) 8 mmol ; (d) 20 mmol
低倍和高倍放大(左和右)在高OLAM/OLAC比率下合成的二氧化钛纳米晶体概述。烧瓶含0.5 mmol四氯化钛、0.5 mmol OLAC、52 mmol OLAM和3gODE,缓慢加热至290°C,并在此温度下保存30 min (a).随后,在290°C条件下,以0.1 mL/min的速率加入ODE中不同量的等摩尔TiCl4/OLAM混合物: (b) 2 mmol ; (c) 12 mmol ; (d) 20 mmol .
XRD
Raman
HRTEM
参考文献:J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 33, 11223–11233
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