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本研究选择高岭土为基底制备高岭土／TiO2纳米复合材料,对高岭土／TiO2纳米复合材料的物理化学性质进行了表征。在高岭土基底表面构筑二氧化钛纳米膜赋予了高岭土新的物理化学特性。利用TEM、XRD、XPS、白度、亮度以及散射系数测试等多种手段对材料进行了表征,系统考察了高岭土／TiO2纳米复合材料的形貌、结构、组成、成膜机理。现将结果归纳如下:
以煅烧高岭土和TiCl4为原料,用化学沉积法制备出高岭土／锐钛型TiO2纳米复合材料。所制备的样品分别经过200℃、400℃以及900℃高温煅烧1小时后,复合材料中高岭土表面的TiO2纳米颗粒皆为锐钛型。高岭土表面被单层TiO2纳米颗粒均匀的包覆。高的焙烧温度有利于形成晶型更好的锐钛型TiO2纳米颗粒。高岭土／锐钛型TiO2复合材料的光散射系数是高岭土基底的两倍。XPS分析表明TiO2包覆层通过Ti-O-Si和Ti-O-Al键连接在高岭土表面。
用液相沉积法,在体系中存在Sn4+,以煅烧高岭土和TiCl4为原料制备高岭土／金红石型TiO2复合材料。当体系中存在Sn4+,所制备的高岭土／TiO2复合材料在950℃下焙烧4小时后,高岭土表面的TiO2纳米颗粒为金红石型。Sn4+的存在促进TiO2从锐钛型向金红石晶型转变。以此同时,Sn4+有利于形成颗粒更小的金红石型TiO2颗粒,从而形成致密均匀的金红石型TiO2包覆层。XPS分析表明Sn4+以Sn-O-Si和Sn—O—Al键结合在高岭土表面,金红石TiO2包覆层通过Ti—O—Si键和Ti-O-Sn键连接在经Sn4+处理过的高岭土表面。高岭土／金红石型TiO2复合材料的光散射指数较高岭土显著提高。
以高岭土／锐钛型TiO2复合粉体作为基底,以偏钛酸(H2TiO3)为钛源,分别用直接沉淀法、水热法和回流法制备出TiO2含量更高、光学性能更好的复合材料。三种试验方法制备的复合材料中纳米TiO2颗粒皆为锐钛型。由SEM谱图可见,在基底表面获得均匀的岛状TiO2薄膜。用直接沉淀法合成的复合材料中的TiO2含量最大。所制备的复合材料的光散射指数为基底的2.5-3倍。