TiO2是这么长成的
TiO2是这么长成的 表面化学控制TiO2纳米颗粒的形貌和相变TiO2在光化学领域应用广泛。而其物相结构和形貌相关对于TiO2的应用性能又起着决定性的作用。在正常情况下，金红石相是热力学稳定相。但是，当晶粒尺寸在纳米级别时，锐钛矿却更稳定。很多试验证明了TiO2的纳米颗粒在很小尺寸的时候完全由锐钛矿相组成，而当晶粒长到一定的尺寸之后，纳米颗粒的物相开始由锐钛矿相金红石相转变。pH值是决定晶粒尺寸、形状、物相和聚集状态的一个最重要的参数。美国的A. S. Barnard等人建立了一个热力学模型，从自有能最小原理出发，系统的描述了TiO2的表面化学对晶粒尺寸、形状的控制作用。文章一共研究了5种TiO2的表面状态，即：极酸的情况下，TiO2表面被全部质子化；温和酸度情况下，TiO2表面部分质子化包含配位水分子；中性条件下，TiO2表面仅含配位水分子；中等碱性条件下，TiO2表面除了配位水分子外还有部分O2-离子；而在极碱的情况下，TiO2表面则只含有O2-离子。这几种情况，分别对应着典型的锐钛矿晶粒形状和金红石晶粒的形状，并且其形状因子在不同情况下以自有能最小原则还得到了优化并与实验结果相符。另一点重要结论就是，该模型得到关于锐钛矿和金红石纳米颗粒“自由能－晶粒尺寸”曲线，预测了纳米尺度TiO2，由锐钛矿向金红石发生相变的临界尺寸。在上述五种不同的TiO2表面化学情况下，其相变临界尺寸随着化学环境由极酸向极碱变化而逐渐减小，分别是22.7nm，18.4nm，15.1nm，13.2nm，6.9nm
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