[论文解读] Unveiling the Thermal and Aqueous Stability of 1D Lepidocrocite Titania

Risha A. Iythichanda, Sukanya Maity+4 more|arXiv (Cornell University)|Mar 9, 2026

TiO2 Photocatalysis and Solar Cells被引用 0

一句话总结

该论文通过原位 TEM-EELS 与拉曼光谱研究1D Lepidocrocite titanía 纤维的热稳定性与水环境稳定性，揭示稳定性阈值及环境因素对相变的驱动作用。

ABSTRACT

One dimensional lepidocrocite titanium dioxide filaments are investigated with respect to their thermal and aqueous stability. Structural and phase evolution are examined using in situ heating in vacuum within transmission electron microscopy combined with electron energy loss spectroscopy, and at ambient conditions using Raman spectroscopy. The filaments retain their lepidocrocite structure up to 300 degree and above which localized sintering and amorphization occur at filament overlap junctions. With further heating, the amorphous regions crystallize into anatase, with Raman spectroscopy corroborating the onset of structural disorder. Long term aqueous storage up to 100 days at ambient conditions induces transformation into flake like anatase nanoparticles. This process is strongly suppressed under refrigerated storage, where no structural changes are observed over the same period. These results establish critical thermal and environmental stability thresholds that define operational advantages and limits for emerging applications of 1D lepidocrocite filaments.

研究动机与目标

• 理解1D lepidocrocite titanía 纤维稳定性极限以便潜在应用的动机。
• 表征热量与环境条件如何影响结构完整性与相演化。
• 指出触发烧结、非晶化以及向锐钛矿相转变的温度与条件。

提出的方法

• 在真空中进行原位加热的透射电子显微镜结合电子能量损失谱（TEM-EELS）以监测结构变化。
• 拉曼光谱用于在环境条件下评估相演化。
• 观测纤维重叠连接处，在加热时发生烧结与非晶化。
• 在环境条件下进行长达100天的水相储存实验，以研究水解/氧化转化。
• 比较冷藏储存与常温储存对稳定性的长期影响。

实验结果

研究问题

• RQ1 在真空加热下，1D lepidocrocite titanía 纤维的热稳定阈值是什么？
• RQ2 纤维重叠连接处在加热过程中如何影响烧结与非晶化？
• RQ3 在进一步加热时（通过拉曼证实），非晶区域向锐钛矿的相变序列是什么？
• RQ4 长期水相储存如何影响纤维，冷藏如何修饰这一过程？

主要发现

• 纤维在300°C保留 lepidocrocite 结构；超过该温度，在重叠连接处发生局部烧结与非晶化。
• 进一步加热时，非晶区域晶化为锐钛矿，相应的拉曼光谱表明结构无序。
• 在常温下进行的长期水相储存（高达100天）促使转化为片状的锐钛矿纳米粒子。
• 冷藏储存显著抑制这些水相转变，在同样的时期内没有观察到结构变化。
• 结果界定了影响1D lepidocrocite 纤维潜在应用的热力与环境稳定性阈值。