晶態(tài)骨架介孔TiO2的制備及其光催化性能.pdf

1、介孔TiO2由于具有高比表面積，發(fā)達(dá)有序的孔道結(jié)構(gòu)，使得它在光催化、太陽能電池等方面表現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。但現(xiàn)在合成的介孔TiO2多需經(jīng)過煅燒獲得銳鈦型或金紅石型骨架，并通過高溫去除模板劑，孔結(jié)構(gòu)往往會(huì)受到嚴(yán)重破壞，這限制了介孔TiO2的實(shí)際應(yīng)用。本文針對(duì)低溫下不易得到晶態(tài)骨架，模板劑脫除對(duì)介孔造成的破環(huán)等問題進(jìn)行研究，選用無機(jī)鈦源探索在低溫下獲取晶態(tài)骨架介孔TiO2的條件和相應(yīng)產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)性質(zhì)及光催化性能，為合成晶態(tài)介孔TiO2提供新的

2、工藝路線。
　　以四氯化鈦為鈦源，以嵌段共聚物P123為模板采用水解沉淀法制備了孔道無序的介孔TiO2材料。研究了pH值、水解溫度、陳化溫度及添加劑等條件對(duì)骨架晶相的影響。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，以TiCl4為前驅(qū)物，可不經(jīng)煅燒直接得到晶態(tài)(金紅石、銳鈦礦或兩者的混晶相)介孔TiO2，其中pH值對(duì)晶形影響較為明顯，水解溫度和陳化溫度對(duì)結(jié)晶度基本無影響，反應(yīng)體系中添加SO42-可促進(jìn)銳鈦礦的生成，并可提高產(chǎn)物的比表面積，pH為6時(shí)，70℃水解，室

3、溫陳化24小時(shí)，添加少量SO42-（Ti/SO42-=20:1，質(zhì)量比），所得產(chǎn)物為純銳鈦礦，比表面積為324.4m2?g-1。紅外光譜顯示經(jīng)洗滌抽濾后的介孔TiO2原粉在無水乙醇索氏提取7h后，模板劑P123可以完全脫除干凈；通過對(duì)甲基橙光催化性能測(cè)試，發(fā)現(xiàn)介孔TiO2比非介孔TiO2有較好的催化活性，銳鈦礦比金紅石有更高的催化活性。
　　以硫酸鈦為鈦源、P123為模板采用水解沉淀法制備了介孔TiO2。研究了反應(yīng)條件對(duì)產(chǎn)物晶相的

4、影響以及產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)性質(zhì)。發(fā)現(xiàn)在酸性條件下可以得到純銳鈦礦介孔TiO2。在pH值為6，陳化溫度為100℃時(shí)制得介孔TiO2為純銳鈦礦、比表面積為279.6 m2?g-1，對(duì)甲基橙的降解率為41.9％。經(jīng)300℃熱處理2h后，光催化降解率達(dá)到92.8%，性能優(yōu)于P25，此時(shí)比表面積為166.5m2?g-1，有較好的熱穩(wěn)定性。
　　在以硫酸鈦為鈦源低溫制備介孔TiO2的基礎(chǔ)上，對(duì)骨架進(jìn)行了Ce摻雜，發(fā)現(xiàn)Ce摻雜抑制了TiO2納米粒子的晶