低維鈦基納米材料的水熱合成及其在染料廢水處理中的應用.pdf

1、以水熱法為基礎制備二氧化鈦或鈦酸鹽等低維鈦基納米材料由于具有特殊的層狀結構和較大的比表面積，近二十年來一直是納米科學的研究熱點之一。圍繞低維鈦基納米材料的形貌調控、光催化性能的提高以及在其他領域的潛在應用，科學家們做了大量的工作。但就目前的狀況而言，對于低維鈦基納米材料的研究仍有很大的空間，通過進一步的深入研究，我們相信低維鈦基納米材料具有廣闊的應用前景。本論文圍繞低維鈦基納米材料這一主題，從一維鈦基納米管的結構、光催化性能的改善，以二

2、維鈦基納米片為殼層的層級結構的構造及調控方面進行了深入研究。
　　利用P25為原料，在10M的NaOH溶液中通過水熱法制備了一維鈦基納米管，通過控制在0.1M鹽酸中Na+被H+離子交換的量，得到了不同質子化程度的鈦基納米管。通過ICP檢測質子化程度（H+/Na+）分別為0，0.2，0.5，1.0，2.0，5.0的樣品中剩余Na+的含量分別為4.996％，2.914％，0.668％，0.192％，0.061％，0.052％。部分質子

3、化鈦基納米管中Na+的在穩(wěn)定管狀結構方面起到重要作用，隨著質子化程度的提高，經(jīng)過450℃熱處理的樣品的形貌由管狀向棒狀轉化。研究了一系列部分質子化鈦基納米管的形貌、組分及比表面積對甲基橙在紫外光下的降解能力。
　　利用鈦酸四丁酯作為原料，通過溶膠凝膠法并熱處理制備了稀土元素Gd摻雜的二氧化鈦納米顆粒（摻雜量Gd/Ti=0，0.1，0.2，0.5，1.0，2.0，5.0）。通過XRD表征，未摻雜的二氧化鈦納米顆粒在700℃熱處理后呈

4、現(xiàn)金紅石相，隨著Gd摻雜量的增加，抑制二氧化鈦納米顆粒的結晶，使Gd摻雜的二氧化鈦納米顆粒的組成由金紅石逐漸向銳鈦礦轉變，同時顆粒尺寸逐漸變小。研究了Gd摻雜的二氧化鈦納米顆粒隨著組分和結晶度的變化對甲基橙的光催化降解的性能變化規(guī)律。
　　利用溶膠凝膠法制備的Gd摻雜的二氧化鈦納米顆粒為原料，通過在10M的NaOH溶液中150℃水熱反應24 h并經(jīng)過后處理過程制備了Gd摻雜的二氧化鈦納米管。由ICP測得的標稱摻雜量分別為0.1％，

5、0.2％，0.5％，1.0％，2.0％，5.0％的Gd摻雜的二氧化鈦納米管中實際的Gd摻雜量分別為0.085％，0.131％，0.280％，0.706％，1.735％和4.715％。研究了Gd摻雜量對二氧化鈦納米管的組分、結構、光學性質及光催化降解甲基橙能力的影響。同時，研究了甲基橙初始濃度對最佳催化劑的降解能力的影響。
　　以三氯化鐵為原料利用溶劑熱法制備了Fe3O4球，球的直徑約為198 nm，由約8 nm的小顆粒組成。該Fe

6、3O4球在帶有負電荷的聚苯乙烯磺酸-馬來酸共聚物鈉鹽分子鏈形成的空間中自組裝而成，具有良好的水溶性和分散性。利用St(o)ber法在Fe3O4表面包覆了一層SiO2，通過TEM、XRD、FTIR等手段證明了SiO2層的存在，研究發(fā)現(xiàn)正硅酸乙酯的加入量對殼層厚度產(chǎn)生明顯影響，通過分次加入的方式可以減少產(chǎn)物的團聚。
　　以Fe3O4@SiO2為核心，使用鈦酸異丙酯為原料，在表面包覆了一層無定型二氧化鈦，形成Fe3O4@SiO2@AT三

7、層結構，二氧化鈦與內層的SiO2層通過Ti-O-Si鍵的形式緊密結合。通過對Fe3O4@SiO2@AT進行水熱反應，制備了Fe3O4@titanate層級結構，并研究了水熱溫度和堿度對產(chǎn)物形貌的影響，得到了最佳的反應條件。Fe3O4@titanate花狀結構保留了良好的超順磁性，飽和磁化率達到39.6 emu/g，在吸附實驗中對亞甲基藍的吸附率超過85％，在兩次重新活化后對亞甲基藍的吸附率仍然超過80％，是作為可回收吸附劑的理想材料。同