研究目的
开发一种简单快速的气液爆轰法可控合成核壳结构石墨包覆TiO2纳米颗粒,并研究其性能与形成机制。
研究成果
气液爆轰法成功合成了具有混合晶相TiO2并被高结晶度石墨层包覆的核壳结构TiO2@G纳米颗粒。该方法快速、简便且环保,有望推广至其他核壳纳米材料的制备。
研究不足
前驱体必须为气态或液态,且需控制碳/氧比例以确保稳定爆轰。该方法可能不适用于固态前驱体或未精确控制比例的情况。
1:实验设计与方法选择:
实验采用密闭爆轰装置中的气液爆轰法合成核壳结构TiO2@G纳米颗粒,参考ZND模型理解爆轰机理。
2:样品选择与数据来源:
前驱体包括按表1具体比例配比的CH4、O2、C6H6和TiCl4,样品经爆轰后洗涤收集。
3:OC6H6和TiCl4,样品经爆轰后洗涤收集。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:设备包含激波管、高能点火器(40 J)、雾化系统、气压计和真空泵;材料包括TiCl4(AR,国药集团化学试剂有限公司)、C6H6(AR,国药集团化学试剂有限公司)、CH4(99.99%纯度)、O2(99.99%纯度)及无水乙醇。
4:99%纯度)、O2(99%纯度)及无水乙醇。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:激波管抽真空至-0.1 MPa并加热至370–450 K,通过雾化系统注入TiCl4和C6H6,随后充入CH4和O2至常压,用40 J点火器引燃反应1-5 ms,冷却后收集产物,经乙醇洗涤并在473 K真空干燥60分钟。
5:1 MPa并加热至370–450 K,通过雾化系统注入TiCl4和C6H6,随后充入CH4和O2至常压,用40 J点火器引燃反应1-5 ms,冷却后收集产物,经乙醇洗涤并在473 K真空干燥60分钟。 数据分析方法:
5. 数据分析方法:表征技术包括TEM/HRTEM(Tecnai G2 F20,FEI)观察形貌、XRD(D/MAX-2400,理学公司)分析晶体结构、拉曼光谱(Bruker Senterra)检测碳结构、XPS(ESCALAB 250Xi,赛默飞世尔)测定元素组成与化学状态。
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Transmission Electron Microscope
Tecnai G2 F20
FEI
Characterization of morphological features with high resolution.
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X-ray Diffractometer
D/MAX-2400
Rigaku Corporation
Investigation of crystal structures using Cu Kα radiation.
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Raman Spectrometer
Senterra
Bruker
Recording Raman spectrum with laser excitation.
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X-ray Photoelectron Spectrometer
ESCALAB 250Xi
Thermo Fisher
Examination of elemental composition and chemical state with Al Kα radiation.
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High-energy Igniter
Ignition of the mixed precursor in the detonation setup.
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Shock Wave Tube
Closed setup for conducting gas-liquid detonation reactions.
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Atomizing System
Filling liquid precursors into the shock wave tube.
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Barometer
Monitoring pressure during the experiment.
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Vacuum Pump
Evacuating the shock wave tube to vacuum state.
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