二氧化鈦中空微球的制備及應(yīng)用研究.pdf

1、無(wú)機(jī)中空微球比表面積大、密度低、具有獨(dú)特的內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)，日益受到研究者的關(guān)注。二氧化鈦中空微球可以用于光催化、水處理、催化劑、顯示材料、儲(chǔ)氫能源、鋰離子電池和染料敏化太陽(yáng)能電池等多個(gè)領(lǐng)域，是一種極有應(yīng)用前景和發(fā)展?jié)摿Φ墓δ懿牧?。本論文研究?jiǎn)便易操作的二氧化鈦中空微球的制備方法及其在電泳顯示和染料敏化太陽(yáng)能電池領(lǐng)域中的應(yīng)用性能。
　　利用無(wú)皂乳液聚合法制得有機(jī)共聚物微球作為模板，以鈦酸丁酯為前驅(qū)體制備核殼型復(fù)合微球，經(jīng)冷凍干燥，高溫

2、焙燒得到二氧化鈦中空微球?？疾炝酥苽涔に噷?duì)中空微球形貌的影響，確定了其工藝條件為：甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯的共聚物微球作為模板，加入有機(jī)共聚物微球質(zhì)量10％的聚乙烯吡咯烷酮為分散劑，快速攪拌條件下加入鈦酸丁酯，并滴加少量氨水，在30℃下進(jìn)行反應(yīng)，可以得到形貌優(yōu)異的核殼型復(fù)合微球。經(jīng)冷凍干燥處理，將核殼復(fù)合微球置于馬弗爐中500℃的溫度下焙燒3h，在空氣氣氛中得到白色的二氧化鈦中空微球；而在氬氣的惰性氣氛中，得到黑色的二氧化鈦-碳中空復(fù)

3、合微球。通過(guò)原子力顯微鏡、透射電鏡、掃描電鏡、XRD、TGA和EDS等對(duì)微球進(jìn)行分析表征，結(jié)果顯示，冷凍干燥處理可以防止中空微球的破碎，制備的二氧化鈦中空微球的密度為1.62g/cm3，粒徑在150~240nm，中空結(jié)構(gòu)明顯，晶型為銳鈦礦型。二氧化鈦-碳中空復(fù)合微球密度在1.65~2.15g/cm3，粒徑150~240nm，且隨著焙燒溫度的升高，其晶型由銳鈦礦型向金紅石型轉(zhuǎn)變，碳的含量也由28.83%升至40.17%。
　　將制備

4、的二氧化鈦中空微球作為電泳粒子，應(yīng)用于電泳顯示領(lǐng)域。在異構(gòu)烷烴（Isopar）體系中，二氧化鈦中空微球的電泳淌度值為-0.026cm2V-1s-1，Zeta電位為?19.82mV，制備得到的微杯器件的對(duì)比度為8.7，響應(yīng)時(shí)間為1200ms。
　　將制備的二氧化鈦中空微球作為光陽(yáng)極，可以有效地提高對(duì)太陽(yáng)光的散射以及對(duì)染料的吸附能力，染料敏化太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)化效率達(dá)到5.05%，較同等條件下以市售P25型二氧化鈦為光陽(yáng)極的光電轉(zhuǎn)化效