二氧化鈦分子團(tuán)簇的合成機(jī)理及其光催化性能研究.pdf

1、二氧化鈦為寬帶隙半導(dǎo)體，僅能吸收太陽光中極少的紫外光，光催化活性低。研究發(fā)現(xiàn)通過光吸收物質(zhì)/TiO2摻雜體系和利用TiO2高效分子之間電子轉(zhuǎn)移的性質(zhì)均能提高其光催化性能。然而，經(jīng)過摻雜的二氧化鈦的光催化性能仍然不理想，并且以犧牲TiO2的紫外光催化活性為代價(jià)。TiO2轉(zhuǎn)移和輸運(yùn)相鄰物質(zhì)光生電子的效率受其微結(jié)構(gòu)影響很大，且高的界面電荷復(fù)合效應(yīng)導(dǎo)致其光催化性能下降。
　　本文以鈦酸丁酯為反應(yīng)物，以硝酸為催化劑，利用化學(xué)液相法合成二氧化

2、鈦分子團(tuán)簇。采用電子透射顯微鏡（TEM）、X射線衍射（XRD）研究分子團(tuán)簇的微觀形貌及物相組成。并通過在可見光光催化氧化N719和在紫外光下光催化還原六價(jià)鉻研究其光催化性能。研究得出以下結(jié)論：
　　鈦酸丁酯在無酸溶液中只發(fā)生水解不發(fā)生縮聚，在酸性溶液中即能水解也能縮聚。酸度過高時(shí)，鈦酸丁酯水解受到抑制，多余的余Ti-O:H會(huì)與鄰近的的Ti-OH發(fā)生脫水縮聚，形成交聯(lián)的大顆粒；酸度過低時(shí)，水解更徹底，縮聚不完全，易形成無規(guī)則的大顆粒

3、，兩者都不利于分子團(tuán)簇的形成。只有Ti：H+物質(zhì)的量比為1:2時(shí)，最有利于二氧化鈦分子團(tuán)簇的形成。膠溶酸度及膠溶的時(shí)間對(duì)二氧化鈦團(tuán)簇的合成影響最大，團(tuán)簇合成的溫度范圍廣，低溫且達(dá)到膠溶的最低溫度均可。反應(yīng)物的濃度對(duì)二氧化鈦分子團(tuán)簇的合成影響不大。
　　膠溶后的產(chǎn)物只有（101）晶面，沒有生成其他晶面，說明溶膠顆粒為小尺度有序結(jié)構(gòu)，而不是發(fā)育完整的晶體，且顆粒尺度在2-5nm間，晶格條紋明顯應(yīng)為分子團(tuán)簇。二氧化鈦分子團(tuán)簇的特征吸收帶

4、在330-340nm，紫外吸收能力很強(qiáng)是納米晶的3倍左右。
　　二氧化鈦分子團(tuán)簇可以完全降解N719，納米晶不能完全降解N719，分子團(tuán)簇表現(xiàn)出比納米晶更優(yōu)的光催化氧化N719能力。膠溶時(shí)間、膠溶酸度對(duì)溶膠光催化氧化N719的效果影響較大，膠溶溫度與溶膠濃度對(duì)其基本沒有影響。二氧化鈦分子團(tuán)簇能夠在太陽光下光催化還原Cr(Ⅵ)，納米晶不能，在紫外光下二氧化鈦分子團(tuán)簇光催化還原 Cr(Ⅵ)僅需10min，納米晶需2h。膠溶時(shí)間、膠溶酸