TiO2中空微球、中空纖維及TiO2纖維的制備.pdf

1、TiO2因其具有獨(dú)特的量子效應(yīng)、半導(dǎo)體和光催化等性質(zhì)，在太陽(yáng)能電池、傳感器、催化劑及載體等領(lǐng)域中具有良好的應(yīng)用前景。常規(guī)合成的TiO2大多是以微納米尺度的粉體形式存在，將TiO2制成中空微球和中空纖維以及TiO2纖維將進(jìn)一步拓展TiO2的應(yīng)用范圍：TiO2中空微球和中空纖維由于TiO2層厚度、微球和纖維的大小可調(diào)、且具有體積大、重量輕等特點(diǎn)，在催化劑、載體、納米反應(yīng)器、無機(jī)膜分離與反應(yīng)器、氣體傳感器、光電伏打電池等方面具有潛在的應(yīng)用；T

2、iO2纖維由于其突出的機(jī)械和熱穩(wěn)定性及光催化性能，可作為結(jié)構(gòu)增強(qiáng)基廣泛地運(yùn)用于聚合物、金屬和陶瓷復(fù)合材料和光催化領(lǐng)域。本文采用廉價(jià)易得的原料制備了TiO2中空微球和中空纖維以及TiO2纖維。
　　 首先，以油菜花粉為模板，先采用超聲使花粉分散在無水乙醇中，再通過水熱法制備了TiO2前驅(qū)體/花粉殼.核微球；550℃焙燒脫除花粉核后得到了TiO2中空微球。采用SEM，TG，XRD，F(xiàn)TIR和N2吸附對(duì)TiO2前驅(qū)體/花粉殼-核微球及

3、TiO2中空微球進(jìn)行了表征，結(jié)果表明：在TiO2前驅(qū)體/花粉殼-核微球的制備過程中，超聲波誘導(dǎo)能使TiO2前驅(qū)體較均勻的負(fù)載在花粉表面，適宜的鈦酸丁酯用量為6.6 g/g花粉，適宜的水熱處理溫度為105℃。在此條件下得到的TiO2前驅(qū)體/花粉殼-核微球經(jīng)550℃焙燒即可制得形狀完整、大小約18μm的銳鈦礦型TiO2中空微球。它具有較窄的中孔結(jié)構(gòu)，平均孔半徑為1.9 nm，比表面積為26.76㎡g-1。
　　 其次，以煙蒂中二醋酸

4、纖維為模板先采用無電鍍制備了Ni-P/二醋酸纖維復(fù)合材料，并以此為載體，通過涂覆TiO2溶膠，制備得到了TiO2溶膠/Ni-P/二醋酸纖維復(fù)合材料，高溫焙燒脫除二醋酸纖維模板后，得到了“三葉草”形TiO2/Ni中空纖維。采用SEM、EDX、TG、XRD等方法對(duì)TiO2溶膠/Ni-P/二醋酸纖維、TiO2/Ni中空纖維和Ni-P/二醋酸纖維進(jìn)行了表征。結(jié)果表明：經(jīng)過一次涂覆，TiO2前驅(qū)體在Ni-P/二醋酸纖維的表面分布均勻，沒有出現(xiàn)開裂

5、、脫落的現(xiàn)象；經(jīng)500℃焙燒后，二醋酸纖維模板脫除，TiO2前驅(qū)體轉(zhuǎn)化為銳鈦礦型TiO2，得到了具有較好的磁性TiO2/Ni中空纖維，其截面呈“三葉草”形，內(nèi)徑約20μm，TiO2為銳鈦礦型，TiO2層厚約1.5μm，與Ni基中空纖維具有較好的結(jié)合力。載體Ni-P/二醋酸纖維還可以制成磁性單根“三葉草”形鎳基中空纖維和圓柱狀構(gòu)型的鎳基中空纖維。
　　 最后，以Ti(SO4)2為鈦源，先采用水熱法在強(qiáng)堿性條件下制備了Na2Ti3O

6、7纖維，再以此為原料，通過兩種方法制備了銳鈦礦型 TiO2纖維。方法一是將Na2Ti3O7纖維在濃度為0.05 mol/L的HNO3水溶液中120℃下水熱晶化48 h；方法二是先將Na2Ti3O7纖維在濃度為0.1 mol/L的HCl中交換3次、再在500-800℃下焙燒。采用SEM、EDX、TG、XRD等手段對(duì)Na2Ti3O7纖維及不同方法制備的TiO2纖維進(jìn)行了表征。結(jié)果表明：以水熱法制備的Na2Ti3O7纖維為具有層狀結(jié)構(gòu)的實(shí)體纖