基于雙親性嵌段共聚物模板的多級(jí)結(jié)構(gòu)TiO2的合成及其光催化性能的研究.pdf

1、近年來(lái)，由于二氧化鈦具有濕敏、氣敏、介電效應(yīng)、光電效應(yīng)、光致變色及優(yōu)越的光催化等性能，被廣泛應(yīng)用于傳感器、介電材料、涂料、化妝品、抗菌劑和污水處理等方面。
　　 本論文結(jié)合溶劑熱和軟模板合成技術(shù)，以雙親性嵌段共聚物PEO-b-PS在選擇性溶劑下形成的囊泡來(lái)調(diào)控二氧化鈦前驅(qū)體，最終合成出一系列具有多級(jí)結(jié)構(gòu)的二氧化鈦微球。采用紅外、X射線衍射、熱重、掃描電鏡、透射電鏡和紫外．可見(jiàn)吸收光譜等技術(shù)手段研究了不同二氧化鈦微球的形貌、結(jié)構(gòu)、

2、組成及其光催化性能。
　　 本文首先采用原子轉(zhuǎn)移自由基聚合法(ATRP)合成出了雙親性嵌段共聚物PEO-b-PS，通過(guò)FT-IR、1H-NMR和GPC對(duì)嵌段共聚物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了細(xì)致的表征。結(jié)果表明采用ATRP法通過(guò)改變單體的投料比可以方便的控制嵌段共聚物的嵌段比和分子量，且其分子量分布較窄。
　　 其次，本文初步探索了以PEO-b-PS囊泡為軟模板對(duì)TiO2的結(jié)構(gòu)的調(diào)控。低酸濃度下得到了銳鈦相的TiO2微球，而高濃度鹽酸下

3、則得到金紅石相TiO2微球。溶劑熱時(shí)間同樣影響著晶體的生長(zhǎng)與熟化，短時(shí)間內(nèi)以晶體生長(zhǎng)為主，長(zhǎng)時(shí)間以熟化作用為主。通過(guò)紅外、熱失重及EDS結(jié)果均表明所制備的無(wú)機(jī)晶體中含有有機(jī)基質(zhì)，證實(shí)了有機(jī)基質(zhì)的調(diào)控作用。
　　 再次，我們以雙親性嵌段共聚物PEO-b-PS在選擇性溶劑中自組裝成的囊泡為模板，尿素作為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，采用一步溶劑熱法合成出具有核殼結(jié)構(gòu)的銳鈦型TiO2中空微球。研究了尿素濃度對(duì)于二氧化鈦形貌的影響，其中殼和核的形態(tài)和尺寸

4、可以通過(guò)溶劑熱時(shí)間和尿素濃度來(lái)控制。通過(guò)X射線衍射(XRD)，場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)和透射電鏡(TEM)分析，這種多級(jí)結(jié)構(gòu)的TiO2的生長(zhǎng)機(jī)制是以定向附著(OA)和Ostwald熟化(OR)為主導(dǎo)的。尿素不僅作為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑控制棒狀晶體的生長(zhǎng)，且分解的氣體(CO2和NH3)作為阻隔層形成了TiO2中空微球的中空結(jié)構(gòu)。
　　 最后，以亞甲基藍(lán)溶液的光催化降解為探針，考察了產(chǎn)物的光催化活性。所制備的中空微球的光催化性能比普