二氧化鈦之相關文獻

早期於火燄中生成 TiO2 細微顆粒的相關研究中，一般都以具腐蝕性的前置 源 TiCl4 來生成 TiO2 微粒。藉由不同的操作條件，如常用的燃料有：甲烷、丙 烷、氫氣等，加上不同的燃燒器，不同的前置物與反應氣體，其火焰特性皆大不 相同，進而導致所生成的產物特性差異性大。利用有機鈦化合物 TTIP（化學式 為 C12H28O4Ti）作鈦的前置物是較新的嘗試。以下陸續介紹有關二氧化鈦之相關 研究文獻：

1957 年，Spurr 和 Myers [21]對於 TiO2中兩種常見的晶相 Anatase 與 Rutile 提出一更精準的 X 光繞射測定數學方程式，可用來計算分析 Anatase 與 Rutile 混 合物之重量百分比。其計算方程式如下：

A

1994 年，Akhtar 和 Pratsinis[25]以 TiCl4和 AlCl3作為前驅物，利用乾燥 Ar 進入容器內攜帶引入燃燒器，結果發現當反應溫度提升時，有效碰撞增加造成燒 結快速，主要顆粒因此而成長，而且 TiO2晶相有轉換的現象，Rutile 含量會增多；

若加入少量的含鋁添加劑，可使 TiO₂晶相由 Anatase 轉換成 Rutile，另一方面，

如果前趨物濃度增加時，顆粒也會因碰撞機會增加而跟著變大。在兩種前驅物混 合過程中，當 AlCl₃/TiCl₄= 0.4、火燄溫度超過 1700k，會發現有另一種複合材料 (Al2TiO5)產生。

1995 年，Vemury 和 Pratsinis[26]利用添加劑 SiCl₄來抑制 TiO₂晶相由 Anatase 轉換成 Rutile，實驗結果發現 SiO2造成 TiO2氧化合成速率變慢，因此使主要顆粒

晶相的 TiO2，若由燃料攜帶時，則產物大部分為 Rutile 晶相的 TiO2。實驗中利

1998 年，Wooldridge[32]與 Pratsinis[33]，皆將前人的氣相燃燒合成奈米微粒 理論與實驗研究做一完整統整，包含不同的火焰型態、不同氧化劑、與不同前置 物所生成的產物詳細列表，對於想投入相關領域研究的人有很大的參考價值。

Pratsinis 更特別針對 SiO2、TiO2、Al2O3等三種陶瓷粉體，而所有整理的結果都 有著相同的趨勢，前置物濃度越大，碰撞機會越多，產物的粒徑越大，而當溫度 越高，燒結作用也越快發生。

1999 年，Skandan[34]等人，利用平板燃燒器，使燃燒器開口向下於 0.03 大 氣壓的低壓的環境中合成 SiO2、TiO2、Al2O3粉體。其軸向溫度分佈呈現凹口向 下的ㄇ字型趨勢，TiO2產物平均粒徑為 15nm，比表面積為 80 m²/g。而 TiO2的 晶相方面，剛生成的粉體為 30%的 Anatase，70%的 Rutile，當粉體於溫度 1070K

以上持續停留時，Anatase 晶相則幾乎全部轉為 Rutile 晶相。

1999 年及 2001 年，Singhal[36]與 Skandan[37]等人為了減小因凝聚效應所造 成的較大粒徑，利用側向的平板燃燒器生成奈米陶瓷粉體，粉體的收集方式為一 滾筒置於燃燒器出口，粉體生成後附著於滾筒上，滾筒經過一刮除的設備將粉體 自滾筒上分離，使粉體不再受到火焰末端高溫的影響，進而減小凝聚的作用，所 生成的最小主要粒徑約為 25nm，而其聚合的平均大小則約為均勻的 100nm。

2003 年，Wegner 和 Pratsinis[38]等人使用不同尺寸的擴散式燃燒器合成 SiO2

與 TiO2並比較生成的產物結果，燃燒器直徑最大為 2.7cm，最小為 0.5cm。發現

˙Al2O3陶瓷粉末。利用 0.32%之鈦前置物 TTIP，調整不同的氧氮比，實驗結果 顯示，當氧氮體積比 4：6 時，TiO₂之 Anatase 晶相可占總重量的 97.7%；相反地，

當降低氧含量時，Anatase 晶相則逐漸轉換成 Rutile。同時也證實了在燃燒合成 TiO2

的過程中，除了溫度之影響外，氧氣之含量也可控制晶相的轉換。使用鋁前置物