金属离子掺杂对金红石型纳米TiO₂的稳定性影响

来源期刊：兵器材料科学与工程2020年第1期

论文作者：陈雪莲 韦萌 潘喜强

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关键词：TiO2;金红石;金属离子掺杂;高温煅烧;比表面积;

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。