多孔球形二氧化鈦光催化材料的制備與表征.pdf

1、隨著資源的過(guò)度利用和大自然的嚴(yán)重污染，生態(tài)環(huán)境遭受了嚴(yán)重的破壞。人們迫切需要開(kāi)發(fā)出能夠經(jīng)濟(jì)有效地利用能源且并不污染環(huán)境的新型功能材料。納米TiO2正是這種能夠凈化環(huán)境的綠色功能材料，它不僅具有氧化能力強(qiáng)、無(wú)選擇性、能耗低、無(wú)二次污染、降解完全等優(yōu)點(diǎn)，而且還具有價(jià)廉、無(wú)毒、可長(zhǎng)期使用等特點(diǎn)，所以成為近年來(lái)光催化技術(shù)研究的熱點(diǎn)。其中，多孔二氧化鈦微米球形顆粒(包括多孔實(shí)心球和多孔空心球)由于具有較大的比表面積，較高的孔體積，而受到人們?cè)絹?lái)越

2、多的重視。本文主要圍繞多孔球形二氧化鈦光催化材料的合成、表征和性能等方面的研究開(kāi)展了如下工作： 以聚乙二醇400(PEG-400)為外加劑，通過(guò)控制鈦酸丁酯在乙醇-水混合溶液中的水解，制備了雙粒徑分布的二氧化鈦微球。制得的產(chǎn)品具有600-900 nm及2.0-2.5μm的雙粒徑分布。結(jié)果顯示，剛制備的二氧化鈦微球?yàn)闊o(wú)定形相，擁有高的比表面積(>240.0 m2/g)。PEG的濃度顯著地影響了二氧化鈦微球的大小及粒徑分布。隨著PE

3、G-400濃度的升高，所得二氧化鈦微球的粒徑減小。當(dāng)PEG-400的濃度適合時(shí)，制備的二氧化鈦微球呈現(xiàn)雙粒徑分布。除了PEG-400外，PEG-1000和十六烷基溴化銨(CTAB)也可以用來(lái)作為外加劑合成雙粒徑分布的二氧化鈦微球。通過(guò)研究外加劑對(duì)所制備二氧化鈦球形顆粒粒徑分布的影響，我們提出了一種形成這種雙粒徑分布的二氧化鈦微球的可能機(jī)理。此研究為制備形貌和大小可控的二氧化鈦光催化劑提供了可供參考的合成方法。 基于模板誘導(dǎo)沉積和

4、原位模板犧牲溶解的機(jī)理(即二氧化硅微球模板誘導(dǎo)TiO2納米粒子在其表面沉積形成核殼結(jié)構(gòu)，同時(shí)二氧化硅微球模板在原位被HF溶解導(dǎo)致空心結(jié)構(gòu)的形成)，發(fā)展了一種在純水中一步制備晶化二氧化鈦空心微球的簡(jiǎn)單的模板法。此法以二氧化硅微球作為模板，以四氟化鈦?zhàn)鳛榍膀?qū)體，反應(yīng)在60℃下進(jìn)行。二氧化鈦空心球的壁厚及大小可以分別通過(guò)調(diào)節(jié)四氟化鈦的濃度和二氧化硅微球模板的尺寸來(lái)控制。制備的二氧化鈦空心球顯示出分等級(jí)的多孔結(jié)構(gòu)和高的光催化活性。這種分等級(jí)的微