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四氯化钛与镁氢硅酸盐纳米管反应中二氧化钛微晶的形成机制

DOI：10.1016/j.mtchem.2018.10.013 期刊：Materials Today Chemistry 出版年份：2019 更新时间：2025-09-23 15:19:57
摘要： 本文研究了以四氯化钛和水蒸气为前驱体，在管状镁硅水合物Mg3Si2O5(OH)4（蛇纹石的合成类似物）纳米管上进行的二氧化钛原子层沉积首循环过程。通过X射线衍射、红外光谱、电子显微镜和氮气吸附测量对产物的结构和形貌进行了表征。采用原位重量分析法跟踪了蛇纹石与氯化氢的副反应。在150°C时，四氯化钛的化学吸附会在蛇纹石纳米管表面形成单分子层钛-氯基团，同时保持其原始晶体结构。相比之下，在300-400°C的较高温度下，该过程因包括基底脱羟基作用以及释放的水与四氯化钛反应形成纳米管间隙中二氧化钛微晶的次级相互作用而变得复杂。氯化氢（四氯化钛化学吸附和二氧化钛形成过程中的副产物）的作用导致蛇纹石发生降低其热稳定性并引发脱羟基的结构转变。
作者： I.S. Bodalyov，A.A. Malkov，T.P. Maslennikova，A.A. Krasilin，A.A. Malygin
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

探索四氯化钛与水蒸气在纳米管状镁硅水合物Mg3Si2O5(OH)4（蛇纹石的合成类似物）表面进行二氧化钛原子层沉积的首个循环过程，并表征产物的结构与形貌。

研究成果

温石棉与四氯化钛的相互作用始于纳米管表面羟基和去质子化位点的化学吸附。在150°C时，这是唯一发生的反应过程，会形成单层钛-氯基团。当温度升高时，会发生副反应，导致二氧化钛微晶的形成以及基体结构的降解。所提出的通过氯化氢进行脱羟基的机理具有普适性，可推广至其他富含羟基的层状基体。

研究不足

该研究仅限于原子层沉积的首个循环，未探究多次循环过程。高温下的反应机理较为复杂，目前尚未完全明晰。

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