晶型可控的納米TiO-,2-的制備及其可見(jiàn)光催化性能研究.pdf

1、近年來(lái),半導(dǎo)體光催化劑在水和空氣中的污染物降解方面的應(yīng)用引起了各國(guó)研究者極大的興趣.在眾多半導(dǎo)體光催化劑中,二氧化鈦因其光催化活性高、穩(wěn)定性好而備受關(guān)注. 本文以鈦酸丁酯為原料,在酸性條件下,通過(guò)醇鹽水解溶劑熱法可控地合成了具有較高比表面積的金紅石型和銳鈦礦型混合晶型的納米TiO<,2>粉體.研究了反應(yīng)條件對(duì)產(chǎn)物晶型的影響規(guī)律,并探討了晶型控制合成的反應(yīng)機(jī)理.分析了金紅石型和銳鈦礦型TiO<,2>混晶相在可見(jiàn)光下具有優(yōu)良光催化活

2、性的原因和光催化的反應(yīng)機(jī)制. 論文主要研究了水酯比,反應(yīng)合成溫度和時(shí)間對(duì)二氧化鈦晶相組成和晶粒尺寸的影響.結(jié)果表明,水酯比是影響樣品相組成的重要因素,隨著水酯比的增加,樣品中金紅石型二氧化鈦的含量增加,在水酯比大于30:1的情況下,金紅石含量和水酯比的增加成線性關(guān)系,可以通過(guò)對(duì)反應(yīng)體系水酯比的控制來(lái)達(dá)到晶型調(diào)控的目的.反應(yīng)合成溫度的提高和時(shí)間的延長(zhǎng)都會(huì)使樣品中金紅石型二氧化鈦的含量增加,晶粒尺寸也隨之增大. 研究認(rèn)為,混

3、晶相的形成和反應(yīng)體系中TiO<,6>八面體生長(zhǎng)基元的種類以及排列方式有關(guān).在不同的反應(yīng)條件下,產(chǎn)生的生長(zhǎng)基元種類不同以及羥聚、氧橋化反應(yīng)程度不同,使得反應(yīng)中金紅石型和銳鈦礦型晶核的形成難易程度有所變化,導(dǎo)致樣品中晶相組成及晶粒尺寸的變化. 研究發(fā)現(xiàn),合成的TiO<,2>樣品均具有較高的可見(jiàn)光催化活性.在波長(zhǎng)大于450nm的可見(jiàn)光照射下降解甲基橙,光照30min的降解率最高可達(dá)89.9﹪.通過(guò)對(duì)納米Ti02表面狀態(tài)以及光吸收特性的