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

1、近年來，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調(diào)控二氧化鈦前驅(qū)體，最終合成出一系列具有多級結(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FT-IR、1H-NMR和GPC對嵌段共聚物的結(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。溶劑熱時間同樣影響著晶體的生長與熟化，短時間內(nèi)以晶體生長為主，長時間以熟化作用為主。通過紅外、熱失重及EDS結(jié)果均表明所制備的無機(jī)晶體中含有有機(jī)基質(zhì)，證實了有機(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、可以通過溶劑熱時間和尿素濃度來控制。通過X射線衍射(XRD)，場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)和透射電鏡(TEM)分析，這種多級結(jié)構(gòu)的TiO2的生長機(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，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