納米二氧化鈦晶型調(diào)控及其光催化性能研究.pdf

1、隨著環(huán)球工業(yè)的日趨發(fā)展,環(huán)境問題正得到越來越多的關(guān)注。很多方法諸如分析化學(xué),生物化學(xué),物理化學(xué)等都被用來解決污染問題。這其中,利用半導(dǎo)體二氧化鈦?zhàn)鳛楣獯呋瘎o疑是最具吸引力的方法之一。二氧化鈦因?yàn)槠涓咝?低成本,對環(huán)境穩(wěn)定等特殊性質(zhì),在多相光催化反應(yīng)中起到了相當(dāng)大的作用。在實(shí)驗(yàn)室范圍內(nèi),基于二氧化鈦的光降解苯酚,硝基苯,4-氯苯酚等都已經(jīng)成功實(shí)現(xiàn)。而二氧化鈦的一些基本物理化學(xué)性質(zhì),諸如顆粒大小,比表面,形貌和孔隙率等都被證明會對材料的

2、吸附能力及光生電子空穴對的復(fù)合速率等產(chǎn)生影響。在這些因素中,一種被稱為“混晶效應(yīng)”的現(xiàn)象引起了我們的興趣。當(dāng)銳鈦礦和金紅石兩種晶相同時(shí)存在,樣品往往會表現(xiàn)出比單個(gè)晶相更高的光催化活性。本文擬針對這種特殊的晶相協(xié)同效應(yīng)進(jìn)行深入探討和研究,并嘗試用各種方法在相對溫和的條件下來制備得到具有晶相結(jié)構(gòu)的二氧化鈦樣品。
　　 通過一種快速便捷的環(huán)氧化物溶膠凝膠法,我們在超臨界條件下合成制備了納米晶體二氧化鈦氣凝膠,并對其在熱處理后光催化降解

3、苯酚的行為進(jìn)行了研究。以直接干燥法制備的干凝膠樣品被用來作為對比。利用一系列諸如氮?dú)馕?X射線粉末衍射,紅外拉曼光譜,透射電鏡以及紫外可見漫反射譜等手段,我們對氣凝膠和干凝膠樣品的微結(jié)構(gòu)及表面性質(zhì)進(jìn)行了表征?？梢园l(fā)現(xiàn),氣凝膠樣品在對顆粒尺寸,比表面大小,結(jié)晶度以及銳鈦礦和金紅石組成比例等方面都有很好的控制優(yōu)勢。而焙燒后的樣品甚至表現(xiàn)出比商業(yè)產(chǎn)品DegussaP25更高的光催化活性。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),氣凝膠樣品的高光活性與其獨(dú)特的相變形為

4、關(guān)系密切。
　　 隨后,通過運(yùn)用非水溶劑誘導(dǎo)自組裝的方法,我們以四氯化鈦和鈦酸丁酯為前驅(qū)體,P123為模板劑,成功制備了具有三維介孔結(jié)構(gòu)的二氧化鈦材料。X射線粉末衍射證明樣品孔壁是由銳鈦礦和金紅石兩種晶相組成。透射電鏡則清楚地展示出樣品的有序介孔排列結(jié)構(gòu)。而進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),通過調(diào)變四氯化鈦和鈦酸丁酯的摩爾比,也就是所謂的酸堿對比例,樣品的孔道結(jié)構(gòu)和晶相組成都會隨之改變,并得到很好的控制。
　　 最后,我們使用硫酸鈦和烏洛