低維鈦基納米材料的水熱合成及其在染料廢水處理中的應(yīng)用.pdf

1、以水熱法為基礎(chǔ)制備二氧化鈦或鈦酸鹽等低維鈦基納米材料由于具有特殊的層狀結(jié)構(gòu)和較大的比表面積，近二十年來一直是納米科學(xué)的研究熱點之一。圍繞低維鈦基納米材料的形貌調(diào)控、光催化性能的提高以及在其他領(lǐng)域的潛在應(yīng)用，科學(xué)家們做了大量的工作。但就目前的狀況而言，對于低維鈦基納米材料的研究仍有很大的空間，通過進一步的深入研究，我們相信低維鈦基納米材料具有廣闊的應(yīng)用前景。本論文圍繞低維鈦基納米材料這一主題，從一維鈦基納米管的結(jié)構(gòu)、光催化性能的改善，以二

2、維鈦基納米片為殼層的層級結(jié)構(gòu)的構(gòu)造及調(diào)控方面進行了深入研究。
　　利用P25為原料，在10M的NaOH溶液中通過水熱法制備了一維鈦基納米管，通過控制在0.1M鹽酸中Na+被H+離子交換的量，得到了不同質(zhì)子化程度的鈦基納米管。通過ICP檢測質(zhì)子化程度（H+/Na+）分別為0，0.2，0.5，1.0，2.0，5.0的樣品中剩余Na+的含量分別為4.996％，2.914％，0.668％，0.192％，0.061％，0.052％。部分質(zhì)子

3、化鈦基納米管中Na+的在穩(wěn)定管狀結(jié)構(gòu)方面起到重要作用，隨著質(zhì)子化程度的提高，經(jīng)過450℃熱處理的樣品的形貌由管狀向棒狀轉(zhuǎn)化。研究了一系列部分質(zhì)子化鈦基納米管的形貌、組分及比表面積對甲基橙在紫外光下的降解能力。
　　利用鈦酸四丁酯作為原料，通過溶膠凝膠法并熱處理制備了稀土元素Gd摻雜的二氧化鈦納米顆粒（摻雜量Gd/Ti=0，0.1，0.2，0.5，1.0，2.0，5.0）。通過XRD表征，未摻雜的二氧化鈦納米顆粒在700℃熱處理后呈

4、現(xiàn)金紅石相，隨著Gd摻雜量的增加，抑制二氧化鈦納米顆粒的結(jié)晶，使Gd摻雜的二氧化鈦納米顆粒的組成由金紅石逐漸向銳鈦礦轉(zhuǎn)變，同時顆粒尺寸逐漸變小。研究了Gd摻雜的二氧化鈦納米顆粒隨著組分和結(jié)晶度的變化對甲基橙的光催化降解的性能變化規(guī)律。
　　利用溶膠凝膠法制備的Gd摻雜的二氧化鈦納米顆粒為原料，通過在10M的NaOH溶液中150℃水熱反應(yīng)24 h并經(jīng)過后處理過程制備了Gd摻雜的二氧化鈦納米管。由ICP測得的標(biāo)稱摻雜量分別為0.1％，

5、0.2％，0.5％，1.0％，2.0％，5.0％的Gd摻雜的二氧化鈦納米管中實際的Gd摻雜量分別為0.085％，0.131％，0.280％，0.706％，1.735％和4.715％。研究了Gd摻雜量對二氧化鈦納米管的組分、結(jié)構(gòu)、光學(xué)性質(zhì)及光催化降解甲基橙能力的影響。同時，研究了甲基橙初始濃度對最佳催化劑的降解能力的影響。
　　以三氯化鐵為原料利用溶劑熱法制備了Fe3O4球，球的直徑約為198 nm，由約8 nm的小顆粒組成。該Fe

6、3O4球在帶有負(fù)電荷的聚苯乙烯磺酸-馬來酸共聚物鈉鹽分子鏈形成的空間中自組裝而成，具有良好的水溶性和分散性。利用St(o)ber法在Fe3O4表面包覆了一層SiO2，通過TEM、XRD、FTIR等手段證明了SiO2層的存在，研究發(fā)現(xiàn)正硅酸乙酯的加入量對殼層厚度產(chǎn)生明顯影響，通過分次加入的方式可以減少產(chǎn)物的團聚。
　　以Fe3O4@SiO2為核心，使用鈦酸異丙酯為原料，在表面包覆了一層無定型二氧化鈦，形成Fe3O4@SiO2@AT三

7、層結(jié)構(gòu)，二氧化鈦與內(nèi)層的SiO2層通過Ti-O-Si鍵的形式緊密結(jié)合。通過對Fe3O4@SiO2@AT進行水熱反應(yīng)，制備了Fe3O4@titanate層級結(jié)構(gòu)，并研究了水熱溫度和堿度對產(chǎn)物形貌的影響，得到了最佳的反應(yīng)條件。Fe3O4@titanate花狀結(jié)構(gòu)保留了良好的超順磁性，飽和磁化率達到39.6 emu/g，在吸附實驗中對亞甲基藍的吸附率超過85％，在兩次重新活化后對亞甲基藍的吸附率仍然超過80％，是作為可回收吸附劑的理想材料。同