Введение TiO . Обзор работ. 1.

Введение
1. Синтез нанодисперсного TiO2. Обзор работ.
2. Экспериментальное исследование неравновесного
плазмохимического синтеза TiO2.
3. Синтез композиционного порошка (TiO2)x(SiO2)1-x.
Обзор работ.
4. Экспериментальное исследование синтеза
(TiO2)x(SiO2)1-x
Заключение
G. W. WALLIDGE, R. ANDERSON, G. MOUNTJOY, D. M. PICKUP (UK)
Advanced physical characterization of the structural evolution
of amorphous (TiO2)x(SiO2)1-x sol-gel materials
JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE 39 (2004) 6743 – 6755
В качестве исходных прекурсоров использовался
тетраэтилортосиликат (tetraethyl orthosilicate TEOS)
и тетрабутоксититан (titanium tetraisopropoxide) (C4H9O)4Ti
при малой концентрации (х = 0.08)
титан встраивается в решетку диоксида кремния с образованием связи Ti-O-Si.
Такая концентрация титана не превышает предел его растворимости в диоксиде кремния.
при большой концентрации (х = 0.41)
фазы диоксида титана и диоксида кремния разделяются уже в исходном геле,
общая структура материала формируется аморфной. При прогреве композиционного
материала (TiO2)x(SiO2)1-x (х = 0.41) до температуры выше 500 0С диоксид титана образует
кристаллическую решетку со структурой анатаз. Авторы отмечают, что присутствие
аморфного диоксида кремния затрудняет перестройку кристаллической решетки диоксида
титана типа анатаз в решетку типа рутил. При нагревании композиционного материала
(х = 0.41) до 800 0С не обнаружено формирования решетки типа рутил.
при среднем содержании (х = 0.18)
первоначально содержал связи Ti-O-Ti. При прогреве геля до температуры 500 0C все
атомы титана образовывали структуру Ti-O-Si. При дальнейшем прогреве (750 0C и выше)
наблюдалось разрушение этой структуры с образованием отдельных фаз диоксида кремния
и диоксида титана (анатаз).
M. MACHIDA, K. NORIMOTO, T. WATANABE,K. (Japan)
The effect of SiO2 addition in super-hydrophilic property of TiO2 photocatalyst
JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE 34 (1999) 2569 – 2574
Формирование нанодисперсного композиционного материала
из смеси геля диоксида титана (анатаз) и геля диоксида кремния
при разном соотношении компонент. Смесь гелей высушивалась
на воздухе при 110 0С и затем отжигалась при 800 0С в течение 1 часа.
X-ray diffraction pattern
of TiO2-SiO2 powder
calcined at 800 0C
for 1 hour.
содержание SiO2 :
(a) 0 mol %,
(b) 10 mol %,
(c) 30 mol %,
(d) 50 mol %,
(e) 75 mol %,
(f) 100 mol %.
Young-Geun Kwon, Se-Young Choi, Eul-Son Kang, Seung-Su Baek (South Korea)
Ambient-dried silica aerogel doped with TiO2 powder for thermal
insulation // Journal of Materials Science 35 (24): 6075-6079, 2000
Композиционный материал синтезировался из геля
нанодисперсного SiO2 в этаноле с добавлением 5%
нанодисперсного TiO2 (анатаз).
G. Takahiro, K. Takayuki, A. Yoshimoto (Japan)
Crystallization Behavior of SiO2-TiO2 Ceramics Derived
from Titanosiloxanes on Pyrolysis
Journal of Sol-Gel Science and Technology 13 (1-3): 975-979, 1998
Термическое разложение металлоорганического прекурсора, содержащего
в одной молекуле атомы кремния и титана.
Для исследований использовалось 3 соединения, отличающихся разным
количеством атомов титана в молекуле.
The titanosiloxanes,
[Si(OBut)2OTi(acac)2O]2,
[(ButO)3SiO]2Ti(OPri )2,
[(ButO)3SiO]3Ti(OPri ),
Введение
1. Синтез нанодисперсного TiO2. Обзор работ.
2. Экспериментальное исследование неравновесного
плазмохимического процесса синтеза TiO2.
3. Синтез композиционного порошка (TiO2)x(SiO2)1-x.
Обзор работ.
4. Экспериментальное исследование процесса синтеза
(TiO2)x(SiO2)1-x
Заключение
Фотография и гистограмма распределения по
размеру частиц порошка (TiO2)x(SiO2)1-x.
Исходная смесь O2 + H2 + SiCl4 + TiCl4.
Химический состав синтезированного
композиционного порошка
Analyst
Si
Ti
Fe
Cr
Mn
Cu
Zn
Concentration, Wt %
55.90 ± 0.08
43.58 ± 0.01
0.225 ± 0.01
0.10 ± 0.01
0.049 ± 0.01
0.04 ± 0.01
0.04 ± 0.01
С учетом содержания кислорода в синтезированном композиционном
порошке расчетная концентрация примесей не превышает 0,4 %.
Фотография порошка (TiO2)x(SiO2)1-x. Большие и малые частицы вместе
Элемент
Суммарный
спектр
Большие
частицы
Малые
частицы
O
43 %
41.4 %
44.7 %
Si
37.5 %
39.1 %
43 %
Ti
19.4%
19.5 %
12.2 %
Рентгенограммы образцов из TiO2, SiO2 и (TiO2)x(SiO2)1-x.
Темнопольные фотографии композиционного порошка и
микродифрактограммы.
ИК – спектрометрия
Пики поглощения с
волновым числом
1190, 1080, and 790
cm-1 соответствуют
тетраэдрической
структуре диоксида
кремния (νas(SiO4) LO,
νas(SiO4) TO и νs(SiO4)
соответственно)
ИК-спектр поглощения образцов из TiO2
(1), SiO2 (2) и (TiO2)x(SiO2)1-x (3).
Введение
1. Синтез нанодисперсного TiO2. Обзор работ.
2. Экспериментальное исследование неравновесного
плазмохимического синтеза TiO2.
3. Синтез композиционного порошка (TiO2)x(SiO2)1-x.
Обзор работ.
4. Экспериментальное исследование синтеза
(TiO2)x(SiO2)1-x
Заключение
Производительность
Для лабораторной установки (расчетная)
~ 1 кг/час (при f = 1 Гц)
Энергозатраты (по пучку)
0,1–0,15 кВт*час/кг
Для опытно-промышленной установки
~ 100 кГ/час
ОСНОВНЫЕ ДОСТОИНСТВА ЦЕПНОГО
ПЛАЗМОХИМИЧЕСКОГО МЕТОДА СИНТЕЗА
НАНОДИСПЕРСНЫХ ОКСИДОВ
•
•
•
•
•
•
•
•
Высокая производительность
Низкие энергозатраты
Универсальность
Химическая чистота процесса
Масштабируемость
Возможность управлять размером УДП
Высокая однородность условий синтеза в
реакторе
Возможность синтеза многокомпонентных
частиц (синтез из смеси SiCl4 + CCl4 и др.)