銳鈦礦二氧化鈦溶膠的制備、結構及性能.pdf

1、自從1972年日本的Fujishima和Honda在NATURE雜志上發(fā)表了題為“ElectrochemicalPhotolysisofWaterataSemiconductorElectrode”的論文，TiO2就成了國內外的研究熱點。已有研究大多圍繞高活性納米TiO2粉體的制備、多相光催化機理、提高TiO2的光催化效率等方面上，而對溶膠-凝膠法制備TiO2溶膠化學機理和通過工藝調控TiO2溶膠結構性能的研究很少。本文基于以上現狀，開

2、展了銳鈦礦TiO2溶膠的低溫制備及工藝改進的研究。 實驗以鈦酸丁酯為先驅體，乙醇為溶劑，鹽酸為催化劑，以溶膠-凝膠法制備TiO2溶膠。設計出水過量(鈦酸丁酯與水摩爾比1∶100-200)的新體系，以配方和工藝控制，使鈦酸丁酯充分水解，在低溫下(20-80℃)制備出含有銳鈦礦晶體、具備光催化活性、長期穩(wěn)定的TiO2溶膠，避免了常見研究中制備或后續(xù)中的高溫熱處理。 本文詳細研究了鈦酸丁酯的水解聚合的過程與晶化過程，以及多水體

3、系中制備條件與TiO2溶膠物理性能及光催化性能的關系。 鈦酸丁酯的水解聚合的過程與晶化過程：在多水體系中，鈦酸丁酯完全水解，得到含鈦無機溶膠粒子。這些溶膠粒子先較為松散地聚集在一起，并逐漸生長、一體化，形狀規(guī)則化、結構趨于完善致密，最終形成四方晶系銳鈦礦型晶體。 制備條件與TiO2溶膠物性及性能的關系：1、在溶膠固含量一定的前提下，H2O/Ti(BuO)4(摩爾比)大于64時，溶膠中銳鈦礦較為完善，光催化效果較好；隨水量

4、的增加銳鈦礦晶型更加完善，光催化效果更好。 2、在多水體系中(H2O/Ti(BuO)4(摩爾比)＞100)，強酸性條件下(pH＜1)較易獲得金紅石和銳鈦礦的混合晶型，并含有極少的板鈦礦：在弱酸性條件下(1＜pH＜4)，主晶相為銳鈦礦；在中性介質中(5＜pH＜7)，得到銳鈦礦和板鈦礦的混合晶型。在強堿性介質中，獲得無定型結構二氧化鈦。在強酸性環(huán)境中制備出的混晶溶膠樣品具有很好的光催化性能。 3、多水體系制得的溶膠隨陳化溫度