1、金紅石型TiO2和TiO2-SnO2固溶體材料是工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中應用非常廣泛的半導體材料，廣泛應用于建筑材料、精細化工、氣體傳感、水污染處理與廢氣治理等領域。但是目前這兩種材料主要通過高溫固相合成制備，高溫燒結過程導致粒子嚴重團聚，粒徑變大，比表面積減小，對其光催化、氣敏或是其他性能有不利影響。因此研究發(fā)展新的合成路徑來降低燒結溫度或者避免燒結過程，直接得到納米金紅石相TiO2、 TiO2-SnO2固溶體材料，具有重要的理論意義和應

2、用價值。
　　 本論文把傳統(tǒng)的溶膠-凝膠法、水熱合成法以及晶型誘導生長法有機結合，把通過溶膠-凝膠法得到的前驅體溶膠直接進行水熱處理，發(fā)展了一種無需經(jīng)過高溫燒結直接制備得到納米金紅石型TiO2的制備方法。該方法相對于一般晶型誘導法有效減少了晶型誘導劑的用量，從而降低了所得產(chǎn)物中Sn4+的摻雜量，提高了產(chǎn)品的純度。同時，采用本方法，調(diào)節(jié)Sn4+的摻雜量還可以無需高溫燒結直接合成一系列不同組分的TiO2-SnO2納米固溶體材料。由于

3、避免了高溫燒結過程，因此所得產(chǎn)物的顆粒細小均勻，比表面積大，其微觀結構性能等均有所改善。此外，本論文還對酸催化劑種類以及晶型誘導劑用量等對金紅石相TiO2納米晶制備反應過程的影響進行了探討。
　　 所得反應產(chǎn)物的物相結構和微觀結構性能分別利用XRD，TEM，BET等手段進行分析表征。
　　 本論文主要研究結論如下:
　　 (1)本論文綜合溶膠-凝膠法、水熱合成法以及晶型誘導生長法各自的優(yōu)點，以鈦酸四丁酯為鈦源，S

4、nCl4·5H2O為晶型誘導劑，在檸檬酸和乙二醇的輔助下形成透明澄清的穩(wěn)定溶膠，然后在水熱條件下直接得到了金紅石相TiO2納米晶顆粒。通過溶膠-凝膠法處理得到溶膠前驅體可以使反應物中的Ti(Ⅳ)和晶型誘導劑中的Sn(Ⅳ)在分子水平上均勻混合，水熱處理則保證所制得的產(chǎn)物顆粒細小、晶粒發(fā)育完整，同時避免了高溫燒結過程容易導致的顆粒團聚。所得產(chǎn)物經(jīng)XRD分析為金紅石型TiO2，TEM照片顯示顆粒細小，分散性良好，粒徑分布均勻，平均粒徑在8nm

5、左右。
　　 (2)晶型誘導劑的用量和酸催化劑自身的氧化還原性能對反應過程有重要的影響作用。增加晶型誘導劑的用量有利于金紅石相TiO2的生成，本論文試驗研究中添加晶型誘導劑Sn4+含量至15％后，通過水熱處理直接得到了金紅石型TiO2納米粒子。酸性環(huán)境對金紅石相的形成有促進作用，但酸催化劑本身的氧化還原性能也對制備過程有很大影響。本論文通過大量對比實驗研究發(fā)現(xiàn)相同實驗條件下，氧化性酸催化劑硝酸、硫酸的存在使樣品中金紅石相二氧化鈦

6、的衍射峰更加明顯，而還原性酸催化劑鹽酸的存在則會抑制了金紅石相二氧化鈦的生成，且鹽酸加入量越多越難以生成金紅石相。
　　 (3)在結論(1)的基礎上，通過增加反應原料中SnCl4·5H2O的用量，將本論文發(fā)展的合成方法延伸應用于金紅石相TiO2-SnO2固溶體材料的制備，可不需經(jīng)過高溫燒結直接合成Sn4+摩爾含量大于15％的任意Ti4+/Sn4+摩爾比的金紅石相TiO2-SnO2固溶體納米材料。采用本方法所得固溶體產(chǎn)物物相純凈，