離子液體中納米二氧化鈦的制備及光催化性能的研究.pdf

1、近年來，半導(dǎo)體光催化劑在水和空氣中的污染物降解方面的應(yīng)用引起了各國研究者極大的興趣。在眾多半導(dǎo)體光催化劑中，二氧化鈦(TiO<,2>)因其光催化活性高、穩(wěn)定性好而倍受關(guān)注。 本文采用水熱法，以四氯化鈦為主要原料，以水和不同種類的離子液體的混合溶劑為介質(zhì)合成了銳鈦礦相、金紅石相及銳鈦礦相與金紅石相的混晶結(jié)構(gòu)納米TiO<,2>，采用X射線衍射(XRD)、透射電子顯微鏡(TEM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、紫外-可見光譜(UV-Vis

2、)拉曼光譜(Raman)等測試手段研究了離子液體的濃度、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度等因素對納米TiO<,2>的粒徑、形貌、晶型的影響。結(jié)果表明： (1)當(dāng)所用離子液體為[BMIM]<'+>BF<,4><'->時(shí)，產(chǎn)物為單一銳鈦礦相納米TiO<,2>，所得晶粒結(jié)晶完整。優(yōu)化反應(yīng)條件可實(shí)現(xiàn)對粉體性質(zhì)的控制，因此考察了不同反應(yīng)條件對制備銳鈦礦相納米TiO<,2>的影響，發(fā)現(xiàn)離子液體濃度增大，反應(yīng)溫度升高，反應(yīng)時(shí)間延長晶體生長的更加完美，但晶粒

3、尺寸增大；產(chǎn)物的形貌隨離子液體的濃度而變化。 (2)當(dāng)離子液體為[BMIM]<'+>Cl<'->時(shí)，產(chǎn)物為金紅石型及銳鈦礦與金紅石的混晶，產(chǎn)物的形貌隨著離子液體的濃度的變化而變化，離子液體濃度為38％時(shí)，產(chǎn)物為單分散的納米棒；濃度為51％時(shí)，納米棒發(fā)生自組裝，以一個(gè)點(diǎn)為中心，向四周發(fā)散生長；濃度為57％時(shí)，產(chǎn)物自組裝為納米棒組成的花形結(jié)構(gòu)。 (3)當(dāng)離子液體為[C<,2>OHMIM]<'+>Cl<'->時(shí)，產(chǎn)物的晶型為純

4、態(tài)的金紅石型，形貌為單分散的球形，并對產(chǎn)物進(jìn)行了表征。 對三種不同離子液體為介質(zhì)制備的樣品，以羅丹明B為目標(biāo)降解物，根據(jù)光照下染料降解率分別考察了它們的光催化活性。探討了離子液體濃度、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間等因素對產(chǎn)物光催化活性的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明：三種不同介質(zhì)制備的TiO<,2>光催化劑對羅丹明B染料水溶液都具有幾乎完全降解作用，找到了使用不同離子液體時(shí)的最佳光催化劑的合成條件：離子液體為[BMIM]<'+>BF<,4><'->時(shí)