常壓干燥制備二氧化鈦氣凝膠及其表面改性研究.pdf

1、二氧化鈦(TiO2)氣凝膠是由TiO2粒子相互聚集構(gòu)成的內(nèi)部充滿氣態(tài)分散介質(zhì)的納米多孔網(wǎng)絡(luò)固體材料，兼有TiO2優(yōu)異的催化性能、無毒性、化學(xué)穩(wěn)定性和氣凝膠的高比表面積、高孔隙率等特性，因而具有十分重要的應(yīng)用前景。目前，TiO2氣凝膠的干燥方式主要采用超臨界干燥技術(shù)，該技術(shù)制備的氣凝膠具有高比表面積、粒徑分布均勻、大孔容等特點(diǎn)，但其成本高、操作復(fù)雜、安全性差，制約著該干燥技術(shù)的推廣應(yīng)用，發(fā)展常壓干燥技術(shù)是克服這些不足的有效途徑。
　

2、　本文在綜合論述氣凝膠和TiO2氣凝膠研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，采用溶膠-凝膠結(jié)合常壓干燥技術(shù)，制備出TiO2氣凝膠，分析了影響凝膠時(shí)間和氣凝膠品質(zhì)的諸多因素，獲得制備氣凝膠的最優(yōu)工藝配比和工藝方案;在此基礎(chǔ)上，添加表面活性劑對常壓干燥TiO2氣凝膠進(jìn)行表面改性研究，分析其對氣凝膠凝膠時(shí)間和物化特性的影響規(guī)律;最后，對比討論了改性前后氣凝膠的光催化性能，為TiO2氣凝膠的研究及應(yīng)用奠定重要基礎(chǔ)。
　　以鈦酸丁酯為原料，采用溶膠-凝膠結(jié)合常

3、壓干燥技術(shù)，制備出TiO2氣凝膠，適宜的工藝參數(shù)為:鈦酸丁酯∶乙醇∶水∶醋酸∶甲酰胺=1∶24∶6∶1.8∶0.5(摩爾比)，溶液滴加速度為1滴/秒，表面修飾劑選取體積比為1∶3的正硅酸乙酯和乙醇混合溶液，低表面張力溶劑選取乙醇和正己烷進(jìn)行溶劑置換;該工藝條件下制備的TiO2氣凝膠樣品輕質(zhì)多孔，具有均勻的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，骨架和孔道均處于納米級，表觀密度為0.818 g/cm3，孔隙率為79％，比表面積為416.6 m2/g，平均孔徑為8 nm

4、，900℃時(shí)仍能保持在銳鈦礦相。
　　在常壓干燥的工藝基礎(chǔ)上，添加非離子型表面活性劑PEG2000和三嵌段共聚物F127對TiO2氣凝膠進(jìn)行表面改性，得到了物化性能更優(yōu)的TiO2氣凝膠，其表觀密度可降至0.261 g/cm3，氣孔率為93.3％，比表面積高達(dá)494.9 m2/g;分析了PEG2000和F127對氣凝膠樣品凝膠時(shí)間、密度、表觀形貌、比表面積等的影響，前者對提高比表面積有利，后者有助于降低表觀密度;分析了熱處理對氣凝膠