二氧化钛因其良好的化学和物理性能被广泛用于各个领域中,但二氧化钛有三种晶型:锐钛型、金红石型、板钛型。应用最多的是锐钛型和金红石型。但锐钛型和金红石型的性能各有不同,为了得到不同晶型的二氧化钛以供生产中使用。如何控制锐钛型和金红石型的晶型结构就显得尤为重要。非晶型二氧化钛型加热到一定温度可转变成锐钛型。晶型转变温度大概在200℃~400℃。从锐钛型转变成金红石型的晶型转变温度大概在500℃~700℃。晶型转变温度受前驱体、升温速率、气氛、掺杂物的影响。本研究发现掺杂二氧化硅对二氧化钛从锐钛型到金红石型的晶型转变起先抑制后促进的作用。通过高温原位XRD、DTA研究不同掺硅量的样在高温原位时钛的实时物相、相变温度,来找到掺硅量对二氧化钛晶型转变温度点的影响;同时利用FTIR分析和XPS的元素轨道峰的变化及物相的变化来揭示物理掺杂的硅对二氧化钛相变影响的机理。本文研究得到如下结论:1)不同物理掺杂量的硅对非晶型二氧化钛到锐钛型二氧化钛的相变有抑制作用;其机理是硅的掺杂细化了二氧化钛的晶粒尺寸,从而抑制了二氧化钛从非晶型到锐钛型的转变。2)硅掺杂量对锐钛型到金红石型的实时相变过程表现为随着硅掺杂量的增加相变先被促进后被抑制,其转变临界值为硅含量7.5%。3)高温原位衍射图谱的Rietveld全谱拟合精修晶体结构分析结果表明添加硅后二氧化钛的晶格常数a、b、c值比未加硅的都要小。而硅离子置换二氧化钛晶格中的钛离子形成置换固溶体后会产生晶格畸变,阻碍二氧化钛由锐钛型转化为金红石型。但是硅离子置换二氧化钛晶格中的钛离子形成置换固溶体有一定的固溶度,超过一定的硅添加量后硅会成为金红石型二氧化钛的结晶核心,会减少形核能,从而促进相变。4)通过对掺杂硅的二氧化钛进行FTIR分析和XPS分析。FTIR分析发现掺杂硅后Si-O-Si峰发生了偏移,可能是硅离子进入了二氧化钛的晶格。而后由XPS分析发现掺杂硅后的二氧化钛在相变过程中产生了Ti-O-Si,再次验证了二氧化钛由锐钛型到金红石型的相变过程中存在着硅离子置换二氧化钛晶格中的钛离子形成置换固溶体的情况。5)通过对硅掺杂量为5%、7.5%和10%的二氧化钛进行Rietveld全谱拟合法计算相变过程中锐钛型和金红石型的实时百分比率,探究保温时间对晶型转变的影响。实验结果发现随着保温时间的延长金红石型的百分含量并不会一直增长,而是在一定保温时间后趋于一个极值。而且随着保温温度的提升,这个极值依次增大。