合金陶瓷化制備多孔TiO2及其光催化性能研究.pdf

1、光催化技術(shù)在治理環(huán)境問題方面應(yīng)用廣泛,半導(dǎo)體二氧化鈦因其禁帶與導(dǎo)帶間能隙大、光催化活性高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、無毒、來源豐富等優(yōu)點(diǎn)而成為極具潛力的光催化劑。多孔結(jié)構(gòu)有大的比表面積和孔體積,能夠?yàn)楣獯呋趸磻?yīng)提供更多的反應(yīng)活性點(diǎn)。本文采用機(jī)械合金化結(jié)合合金陶瓷化及選擇性腐蝕法制備出多孔結(jié)構(gòu)的TiO2,研究了前期Zn-Ti合金制備過程中球磨轉(zhuǎn)速、球料比、球磨時間、熱處理時間及溫度等實(shí)驗(yàn)參數(shù)對Zn-Ti合金形成的影響,并且討論了氧化溫度、氧化時間

2、以及Zn、Ti含量等實(shí)驗(yàn)參數(shù)對多孔TiO2孔結(jié)構(gòu)及光催化性能的影響,獲得以下結(jié)論:
　　(1)采用高低轉(zhuǎn)速相結(jié)合的球磨能夠使兩種粉末充分混合均勻,有利于非晶或納米晶的形成;球料比越大,球磨時間越長,越有利于原子擴(kuò)散發(fā)生合金化,Ti20％-Zn80%混合粉發(fā)生合金化的條件是:球料比20:1,先470r/min球磨2h后轉(zhuǎn)用高速700r/min球磨8h。
　　(2)熱處理使球磨混合粉發(fā)生晶化,生成Zn3Ti、Zn2Ti合金相。熱

3、處理溫度過高會產(chǎn)生氧化相Zn3Ti3O0.5,保溫時間過短有Zn剩余合金化不完全。Ti20%-Zn80%粉末熱處理溫度不超過450℃,Ti30%-Zn70%不超過580℃,Ti40%-Zn60%不超過640℃。
　　(3)合金粉與氧反應(yīng)生成交錯排列的ZnO和TiO2,鹽酸溶液浸泡后形成多孔結(jié)構(gòu)的TiO2。Ti20%-Zn80%樣品形成孔結(jié)構(gòu)的條件是:氧化溫度450?C,時間1.5h,鹽酸溶液濃度0.1mol/L,用量150mL,浸

4、泡時間3h。氮吸附測定存在孔結(jié)構(gòu)。ZnO和TiO2高溫反應(yīng)生成復(fù)合氧化物ZnTiO3,所以氧化溫度影響孔結(jié)構(gòu):溫度越高,ZnO與TiO2含量越低, ZnTiO3含量越高,導(dǎo)致孔洞縮小,孔壁變厚,從而光催化反應(yīng)有效表面積減小,對甲基橙的降解率降低。氧化時間影響孔結(jié)構(gòu),高溫下ZnTiO3含量隨保溫時間延長而增多,則孔洞縮小,TiO2光催化性能降低。合金中Zn、Ti含量影響孔結(jié)構(gòu),Ti含量越高,ZnO含量越低,導(dǎo)致孔洞縮小,孔壁變厚。但TiO