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钛酸铅纳米结构的可控水热合成及其陶瓷电性能研
究的开题报告
一、研究背景
钛酸铅是一种具有独特电性能和催化性能的功能材料，广泛应用于陶瓷、电极材料、催化剂等领域。
近年来，随着纳米材料的快速发展和应用，钛酸铅纳米材料也成为了研究热点。
而水热合成是制备钛酸铅纳米材料的一种高效方法，可以在低温下制备出具有高结晶度和纯度的纳米颗粒。
因此，本研究将通过水热合成的方法制备出钛酸铅纳米材料，并研究其陶瓷电性能，为钛酸铅的应用提供一定的理论支持。
二、研究目的
1. 通过水热合成的方法控制制备出不同形态和尺寸的钛酸铅纳米结构；
2. 研究纳米材料的晶体结构、形貌、粒度和比表面积等物理性能；
3. 测试材料的电学性能和介电性能，并研究其与形态、尺寸等纳米结构的关系；
4. 探讨纳米材料在陶瓷材料中的应用前景。
三、研究内容和方法
1. 合成钛酸铅纳米材料：
采用水热合成法，控制不同的反应条件，如温度、反应时间、溶液浓度等，制备出不同形态和尺寸的纳米结构。
采用XRD、TEM等分析手段分析其晶体结构、结晶度和形貌等物理性能。
2. 测试材料的电学性能和介电性能：
运用高频LCR测试仪测量材料的电学性能和介电性能，并对其形态和尺寸等物理性能进行分析。
3. 探讨纳米材料的应用前景：
阐述钛酸铅纳米材料在陶瓷材料中的应用前景，对陶瓷电性能的改善提供理论支持。
四、研究意义
通过研究钛酸铅纳米结构的制备及其电学性能和介电性能等特性，可以深入了解钛酸铅纳米材料的物理性质，并预测其在陶瓷材料领域中的应用前景。
同时，本研究可以为其他纳米材料的制备与性能研究提供借鉴和参考。
钛酸盐二维纳米材料的制备及性能研究随着纳米技术的发展，纳米材料在科学研究和产业应用中的作用越来越重要。
钛酸盐是一种重要的纳米材料，其二维纳米材料的制备及性能研究备受关注。
本文将探讨钛酸盐二维纳米材料的制备方法和性能研究的最新进展。
一、钛酸盐的概述钛酸盐是一种重要的功能材料，被广泛应用于光电、储能、催化等领域。
钛酸盐有多种晶体结构，其中，层状结构的钛酸盐是一种重要的二维纳米材料，具有优异的光电性质和储能性能。
二、钛酸盐二维纳米材料的制备方法目前，研究人员采用的制备方法主要包括水热法、溶剂热法、电化学剥离法、化学气相沉积法等。
下面，将对这些方法进行具体的介绍。
1、水热法水热法是制备钛酸盐二维纳米材料的常用方法之一。
该方法利用水热反应的化学条件，通过有机模板剂、无机钛源等反应剂，可实现单层或多层钛酸盐的制备。
水热法制备的钛酸盐二维纳米材料具有较好的结晶性和分散性。
2、溶剂热法溶剂热法是一种简单的制备方法，其原理是将金属盐和有机反应物置于溶剂中，在高温高压的条件下反应生成二维纳米材料。
由于溶剂的选择和反应条件对产物的形貌和结构有很大的影响，因此溶剂热法需要仔细的优化实验条件，才能得到高质量的产物。
3、电化学剥离法电化学剥离法是一种利用电化学反应在单晶体表面产生水解和氧化还原反应来制备二维纳米材料的方法。
该方法操作简便，可以得到高质量的二维纳米材料。
另外，该方法还可以在单晶体表面形成人工堆垛结构的纳米片，可以应用于构建纳米器件和纳米传感器等领域。
4、化学气相沉积法化学气相沉积法是一种在高温高压气氛下制备纳米材料的方法。
该方法的原理是利用物质的气态扩散、反应和沉积在产物表面的特性，实现钛酸盐的高质量二维纳米材料的制备。
该方法具有制备产物质量高、可控性强、重现性好等优点。
三、钛酸盐二维纳米材料的性能研究作为一种重要的纳米材料，钛酸盐二维纳米材料的性能研究备受关注。
主要研究领域包括光电性能、储能性能、催化性能以及生物医疗等领域。
钛酸盐纳米管复合物及颗粒光催化剂的制备与性能
的开题报告
一、研究背景
随着环境污染问题日益严重，光催化技术成为有效的净化环境的手段。
钛酸盐是一种常见的光催化剂，具有高效率、低成本等优点。
但是，其应用受到其晶体结构、带隙宽度等因素的限制。
近年来，研究表明，
钛酸盐纳米管具有较大的比表面积和更多的活性位点，能够显著提高光
催化剂的催化活性。
将钛酸盐纳米管与其它材料制备成复合物和颗粒催
化剂，能够进一步提高其光催化性能，尤其是在可见光范围内的活性。
因此，本研究旨在制备钛酸盐纳米管复合物及颗粒光催化剂，并探究其
光催化性能以及影响因素。
二、研究内容
1. 钛酸盐纳米管的制备：采用水热法、溶胶-凝胶法、气相沉积法等方法制备钛酸盐纳米管。
2. 复合物制备：将钛酸盐纳米管与其它材料进行复合，如二氧化硅、三氧化二铁、碳纳米管等，探究其制备工艺及复合物的结构和性能。
3. 颗粒光催化剂制备：将钛酸盐纳米管、复合物等转化为颗粒光催
化剂，探究其制备工艺及颗粒光催化剂的结构和性能。
4. 光催化性能研究：使用甲醛、硝基苯、罗丹明B等有机污染物对
制备的复合物和颗粒催化剂的光催化性能进行评价，探究其不同因素对
催化性能的影响，如催化剂组分、催化剂浓度、溶液pH值等。
三、研究意义
本研究拟通过制备钛酸盐纳米管复合物及颗粒光催化剂，探究其制
备工艺以及光催化性能，为研究新型高效的光催化材料提供一定的理论
和实验基础。
同时，本研究也有助于深入了解其它材料与钛酸盐纳米管
的相互作用规律，为探究纳米材料间相互作用及其在环境污染治理中的应用提供一定的参考。
钛酸盐纳米管的研究及应用进展
李云飞;韦志仁;罗小平
【期刊名称】《材料导报》
【年(卷),期】2008(022)004
【摘要】TiO2纳米管由于其新颖的物理化学性质和广阔的应用前景而引起了广泛的关注.就近年来几种主要的制备方法(模板法、阳极阳化法、水热法)进行了介绍,重点介绍了水热法制备的钛酸盐纳米管的晶体结构、形貌特征、形成机理、物理和化学性质及其应用进展,并展望了今后研究的发展方向.
【总页数】4页(P50-52,61)
【作者】李云飞;韦志仁;罗小平
【作者单位】中非人工晶体研究院,北京,100018;河北大学物理科学与技术学院,保定,071002;河北大学物理科学与技术学院,保定,071002
【正文语种】中文
【中图分类】TB3
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1.水热法制备钛酸盐纳米管的研究进展 [J], 王美丽;宋功保;李健;张宝述
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3.钛酸盐纳米管与二硫化碳修饰钛酸盐纳米管的合成、表征及其去除重金属离子性能 [J], 安会琴;朱宝林;吴红艳;张明;王淑荣;张守民;吴世华;黄唯平
4.多壁碳纳米管-钛酸盐纳米管复合纳米材料的制备及其生物电化学性能 [J], 闫瑞;
朱杰;刘小强
5.阳极氧化法制备的二氧化钛纳米管在钛表面改性中的研究进展 [J], 于晓琳因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
碱性环境中钛酸盐纳米管的亚稳本质摘要：钛酸盐纳米结构在大气环境下用碱性水热法由TiO2转变生成，二元碱性水溶液NaOH/KOH混合物的组成和温度对其形貌的影响的系统分析用高分辨透射电子显微镜进行研究。
组成(从纯NaOH到纯KOH)和温度(50℃到110℃)的变化提供了观察到所有纳米结构，包括纳米片、纳米管、纳米纤维、纳米颗粒的信息。
通过加入钛酸盐纳米管晶种或搅拌反应混合物的方法来促进TiO2的转变却导致了热力学稳定的纳米纤维的生成，而不是纳米管。
关于TiO2转变为纳米片、纳米管和纳米纤维的反应热力学和动力学控制在本文中讨论。
引言固体聚钛酸有纳米管状的单晶组成，也称为钛酸盐纳米管(H-TiNT)，可由TiO2在碱性水热法制备，然后用质子置换碱阳离子，由于其独特的物理化学和结构性质的组合，已经成为众多研究的目标。
管状钛酸盐有很广的潜在应用，包括催化剂、光催化剂、储氢剂、锂电池和太阳能电池。
开口、多空的形貌和高比表面积、离子交换性质和半导体特征使纳米管钛酸盐成为及其有用的纳米级结构。
自从1997年Kasuga发现以来，在了解纳米管状钛酸盐的形成机理方面做出了许多努力。
可以通过调节反应条件，包括温度、物料比例、反应时间、碱液组成和添加剂来控制纳米管的形貌。
现在公认的反应过程有如下几个阶段：(i) TiO2缓慢溶解伴随着晶膜生长和钛酸钠纳米片的脱落(ii)纳米片卷成纳米管结构(iii)沿轴向生成纳米管。
多层纳米片卷曲过程中的特性决定了生成纳米管(TiNT)还是纳米纤维(TiNF)，反应条件很重要。
例如，用10mol/dm3NaOH溶液处理TiO224h，温度从110℃到150℃生成TiNT，若温度大于170℃，则生成TiNF。
近来降低合成TiNT温度的方法是用二元NaOH/KOH混合溶液作为溶剂，选用这样溶液的理由基于溶解Ti(IV)的浓度决定着钛酸盐纳米片(TiNS)的晶化速率，这反过来制约着最终纳米结构的形貌。
离子掺杂钛酸盐纳米管的水热合成及物理性能研究的开题
报告
研究背景与意义：
离子掺杂钛酸盐纳米管是一种具有特殊性质的材料，具有优异的光催化、电化学储能、环境治理、催化剂等方面的应用潜力。
目前，研究者采用水热合成法制备离子掺杂钛酸盐纳米管，但材料表面容易形成结构缺陷，导致其光催化和电化学储能性能下降等问题。
因此，深入研究离子掺杂钛酸盐纳米管的水热合成方法和物理性能，有助于提高材料性能，拓展其在光催化、电化学储能等领域的应用。
研究目标：
该研究旨在通过水热合成法制备离子掺杂钛酸盐纳米管，优化合成条件，改善材料表面结构缺陷，并研究材料的物理性能，包括光催化性能、电化学储能性能等。
研究步骤：
1. 合成离子掺杂钛酸盐纳米管：采用水热法合成离子掺杂钛酸盐纳米管，通过改变合成条件，如温度、pH值、时间等，优化材料的结构性能。
2. 表征材料的结构和物理性能：采用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）等多种手段对合成的纳米管材料的形貌、晶体结构、化学成分等进行表征，并测试其光催化、电化学储能等性能。
3. 分析材料性能与结构性能的关系：分析材料的性能与其结构性能之间的关系，探讨优化离子掺杂钛酸盐纳米管的途径。
预期结果：
通过本研究，预计获得离子掺杂钛酸盐纳米管的优异性能，并深入了解其结构和性能之间的关系，为后续的应用研究提供参考。
中文摘要本研究利用水熱法(Hydrothermal Method)分別合成二氧化鈦和鈦酸鹽奈米管，將商業用二氧化鈦粉末與10 M 的氫氧化鈉水溶液均勻攪拌後置入壓力釜內進行水熱處理，在不同水熱反應溫度(110、130、150、180 ℃)、反應時間(12、24、48 hr)條件下製備鈦酸鹽奈米管，並藉由表面質子化製備二氧化鈦奈米管。
經FE-SEM 及TEM 觀察發現，鈦酸鹽奈米管管長約50 ~ 100 nm，管徑約10 ~ 15 nm，經XRD 可得知其組成具有氫/鈉鈦酸鹽的晶相(例如NaHTi3O7•xH2O)，且隨著水熱處理溫度增加原先氫/鈉鈦酸鹽的晶相將轉變成Na2Ti6O13 棒狀結構。
二氧化鈦奈米管經TEM 觀察發現，二氧化鈦奈米管管長與管徑都與鈦酸鹽奈米管差不多，經XRD 可得知其組成具有二氧化鈦銳鈦礦及鈦酸鹽化合物的晶相。
BET 分析結果顯示，二氧化鈦奈米管比表面積高達316 m2/g，高於鈦酸鹽奈米管之比表面積184 m2/g。
以水熱法所製備得奈米管光催化活性試驗結果顯示，鈦酸鹽奈米管在紫外光照射下，吸附率高於光降解效率。
二氧化鈦奈米管在紫外光照射下，其降解亞甲基藍效率優於鈦酸鹽奈米管。
於光催化有機酸廢水部分，以水熱處理溫度為110 ℃於500 ℃煅燒後所得之二氧化鈦奈米管粉末為最佳光觸媒，對草酸及矽酸有機廢水之光催化降解率分別為78％及64％。
英文摘要Titanate and titanium dioxide nanotubes were prepared via a hydrothermal method by using commercially available TiO2 powders in a 10 M NaOH solution at various temperatures (110 oC, 130 oC, 150 oC and 180 oC) for 12-48 hours, respectively. The specific surface areas of the as-prepared nanotubes before and after protonating, respectively, were characterized by FTIR, XRD, BET, Raman and TEM. The results showed that the as-prepared titanate nanotubes exhibit an average diameters of around 10-15 nm with 50-100 nm in lengths. The XRD patterns indicated that titanate nanotubes are sodium/hydrogen titanate structures (e.g. NaHTi3O7xH2O). The nanotubes were transferred into Na2Ti6O13 nanorod structures as the reaction temperature above 180 oC during the hydrothermal process. The BET surface areas of the titanium dioxide nanotubes treated by protonating the surface are 316 m2/g, which is much higher than the surface areas of titanate nanotubes’ at 184 m2/g.It was found that the absorption effect is better than the photo-decomposition effect in titanate nanotubes was the methylene blue solution irradiated by UV light. In contrast, the degradation experiments of methyl blue solution showed that the titanium dioxide nanotube is much more effective than the titanate nanotube. Hydrothermal process was adopted for the synthesis of TiO2 nanotubes and was used as photocatalyst. The catalysts were prepared at 110 oC in an autoclave and calcined at 500 oC exhibited the best performance of photocatalytic properties. The synthesized TiO2 nanotubes were implemented for the best photocatalytic degradation of organic dye, methyl blue(MB) than titanate nanotubes by UV irradiation from aqueous media. The photocatalytic degradation of oxalic acid and silicic acid solutions are 78 % and 64 %, respectively.目錄中文摘要I英文摘要Ⅱ目錄Ⅲ表目錄Ⅵ圖目錄Ⅶ第一章緒論 11.1前言11.2 研究動機 3第二章文獻回顧 52.1 二氧化鈦基本性質 52.2 二氧化鈦奈米管的製備 112.2.1 水熱法(Hydrothermal Method) 112.2.2 溶膠凝膠法(Sol-Gel Method) 122.2.3 模板製造法(Template Replica Process) 132.2.4 自組裝法(Self-assembly Process) 142.3 水熱法文獻回顧152.4 水熱法影響鈦酸鹽奈米管形狀之因素182.5 煅燒改質文獻回顧232.6 鈦酸鹽奈米管之文獻回顧242.7 染料之種類與特性272.8 染料之發射原理292.9 二氧化鈦的光催化機制30第三章實驗方法與步驟323.1 實驗藥品323.2 分析儀器353.3 實驗程序383.3.1 氧化鈦奈米管之製備程序383.3.1.1 鈦酸鹽奈米管之製備程序383.3.1.2 氮摻雜二氧化鈦奈米管之製備程序383.3.2 實驗設計423.4 光催化系統433.4.1 鈦酸鹽及二氧化鈦奈米管降解染料廢水實驗443.4.2 二氧化鈦奈米管降解草酸有機廢水實驗463.4.3 二氧化鈦奈米管降解矽酸有機廢水實驗49第四章結果與討論504.1 鈦酸鹽奈米管之物性分析504.1.1 傅立葉轉換紅外光譜儀分析(FTIR) 504.1.2 熱重量測儀(TGA) 524.1.3 X-光繞射儀分析(XRD) 544.1.4 拉曼散射光譜儀(RAMAN) 564.1.5 比表面積分析與孔徑分析(BET) 584.1.6 穿透式電子顯微鏡(TEM) 604.2 二氧化鈦奈米管之物性分析634.2.1 傅立葉轉換紅外光譜儀分析(FTIR) 634.2.2 熱重量測儀(TGA) 654.2.3 X-光繞射儀分析(XRD) 684.2.4 拉曼散射光譜儀(RAMAN) 724.2.5 比表面積分析與孔徑分析(BET) 744.2.6 穿透式電子顯微鏡分析(TEM) 764.27. 能量分散分析儀(EDS) 814.3 奈米管降解亞甲基藍之檢測854.3.1 未照光實驗854.3.2 紫外光波長(254nm)之光催化實驗874.4 二氧化鈦奈米管降解偶氮染料之檢測904.5 二氧化鈦奈米管降解草酸有機廢水之檢測924.6 二氧化鈦奈米管降解矽酸有機廢水之檢測94第五章結論97參考文獻1. 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