TiO_2纳米材料中的多重孪晶研究

Study on Multiply Twinned Particles in Nanometer-sized TiO_2

由于TiO2 在器件、催化、电化学及传感器等方面的潜在应用价值 ,其结构及相关的物理化学特性一直是实验和理论研究的焦点。最近 ,研究工作者制造出一种以光电化学为基础的新型太阳电池。这种太阳电池利用了纳米晶TiO2 的高表面体积比及其半导体特性 ,具有较高的光伏效率。加之其设计非常简单 ,可望有效地降低利用太阳能的成本。TiO2 的另一潜在应用是作为目前已进入商业应用的具有自清洁、防污、防雾和杀菌等特性的涂层。这种由小于2 0nm的TiO2 颗粒制成的纳米晶涂层首先是由Hashimoto等人发展起来的。他们指出 ,把TiO2材料的亲水亲油特性和常规的光催化特性有机地结合起来 ,将可能使其具有更加广阔的应用前景。为了深入理解TiO2 的这些特性并进一步提高其性能 ,需要对其纳米结构进行研究并进而加以人为控制。TiO2 通常结晶为金红石、锐钛矿、板钛矿和α PbO2 型等相。本文对纳米TiO2的微观结构进行了高分辨电子显微镜 (HREM)观测 ,主要研究了α PbO2 结构TiO2 的孪晶结构。尽管多重孪晶在面心立方结构的纳米颗粒中比较常见 ,属正交晶系α PbO2 结构TiO2 纳米颗粒中多重孪晶的存在 ,暗示了其结构在纳米尺寸时可以发生较大的变化。本文通过对大量纳米单晶和单孪晶的低指数晶面间距的分析 。