(001)面暴露的銳鈦礦TiO2單晶及微球的水熱法制備.pdf

1、銳鈦礦二氧化鈦(TiO2)晶體通常暴露的面是熱力學(xué)穩(wěn)定的(101)晶面，而光催化活性最高的面卻是高能(001)晶面。因此，(001)面暴露的銳鈦礦TiO2的制備就成為近幾年來研究的熱點(diǎn)。本文采用水熱法成功制備出(001)面暴露的大尺寸微米級(jí)TiO2截角八面體單晶和近100％(001)面暴露的TiO2微球。利用場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡、高分辨透射電子顯微鏡、X射線衍射、紫外-可見漫反射光譜、X射線光電子能譜等測(cè)試手段分析納米結(jié)構(gòu)TiO2的形貌

2、、結(jié)構(gòu)及其光響應(yīng)行為，探討其形成機(jī)理，研究其光催化降解水中若丹明B(RhB)染料的能力。
　　 論文取得主要結(jié)果如下：
　　 1.納米－微米尺寸(001)面暴露的銳鈦礦TiO2單晶：通過鈦板與0.15～0.80％HF溶液180℃水熱反應(yīng)2～12 h合成(001)面暴露的銳鈦礦TiO2單晶。制得的銳鈦礦單晶尺寸為0.4～13.6μm，(001)面的比例為15～49％。單晶尺寸和(001)面的比例隨著HF濃度的增大而增大；隨

3、著水熱反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，單晶尺寸變大而(001)面的比例變小。銳鈦礦薄膜降解RhB的活性隨著單晶尺寸變小和(001)面的比例增大而提高，且單晶尺寸變小對(duì)于光催化活性的貢獻(xiàn)更顯著。當(dāng)反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)到24 h時(shí)，銳鈦礦截角八面體沿著高能(001)面選擇性腐蝕，形成厚度從幾納米到幾百納米的錐形薄壁，從而極大提高了其光催化活性。添加100 mgF127嵌段共聚物后，形貌發(fā)生了顯著變化，表面基本由多面體銳鈦礦微球覆蓋，其光催化性能高于未添加時(shí)獲得的銳

4、鈦礦單晶。
　　 2.近100％(001)面暴露N－F-Cr摻雜的銳鈦礦TiO2微球：以鈦基板上電弧熱噴涂的TiN/Ti涂層與含有金屬Cr粉的HF溶液180℃水熱反應(yīng)5～24 h成功合成了一種新穎的結(jié)構(gòu)，即近100％(001)面暴露的銳鈦礦TiO2微球。傳統(tǒng)(001)面暴露的銳鈦礦晶體是高度對(duì)稱的截角八面體，本研究的特點(diǎn)在于組成微球的是腰鼓形銳鈦礦晶體，上下兩平行鼓面為具有高光催化活性的銳鈦礦(001)面。腰鼓形銳鈦礦晶體的形成