{001}面暴露的TiO2介觀晶體的合成、表征及光催化性能研究.pdf

1、近年來，二氧化鈦（TiO2）材料因其無毒、穩(wěn)定、高的光電轉(zhuǎn)換效率和光催化活性等獨特的物理化學特性，在光電轉(zhuǎn)換領(lǐng)域，光催化降解、光催化制氫等環(huán)境和能源相關(guān)領(lǐng)域表現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。
　　大量理論和實驗結(jié)果均表明，高活性{001}面暴露的銳鈦礦型TiO2相對于常見的{101}面暴露的銳鈦礦型TiO2具有更高的光催化活性。除了與{001}面暴露與否相關(guān)外，光催化活性還與結(jié)晶度及比表面積有著密切關(guān)系。介觀晶體(Mesocrystal）是一

2、種新型的納米結(jié)構(gòu)材料，由晶格取向一致的納米顆粒搭建而成。其獨特的結(jié)構(gòu)特點可使材料在具有較高結(jié)晶度的同時擁有較大的比表面積，有利于光催化活性的提高。本論文開發(fā)了一種全新的方法用以制備三氟氧鈦酸銨（NH4TiOF3）晶體；并以其為前驅(qū)體，通過高溫拓撲變化反應(yīng)制備出由{001}面暴露的TiO2納米粒子構(gòu)成的TiO2介觀晶體，并詳細研究了其光催化活性。
　　具體來說，本論文包括三方面內(nèi)容：（1）以氟鈦酸銨（(NH4)2TiF6）和氨水（N

3、H4OH）為原料合成NH4TiOF3晶體，并研究反應(yīng)物的濃度比、反應(yīng)時間及反應(yīng)溫度對產(chǎn)物的組成及形貌的影響；（2）以 NH4TiOF3為前驅(qū)體，通過高溫拓撲變化反應(yīng)，制備銳鈦礦型TiO2介觀晶體材料，并研究煅燒溫度和煅燒時間對組成和形貌的影響；（3）研究各種反應(yīng)條件對最終所得TiO2介觀晶體光催化活性影響，并將我們的材料與市面所售P25型光催化劑進行全面比較。最終結(jié)果表明：我們開發(fā)的方法簡單、高效、毒性小；所得TiO2介觀晶體顆粒規(guī)整、