氧化鈦和鈦酸(鈉)納米材料的制備及其光催化性能研究.pdf

1、氧化鈦、鈦酸(鈉)無毒、水中穩(wěn)定性好、光催化活性高，在印染廢水處理中具有較好的應(yīng)用前景。鈦酸納米管、鈦酸鈉納米管在鋰電池、電化學(xué)電容器、太陽能轉(zhuǎn)換等方面有廣泛應(yīng)用。光催化納米材料的性質(zhì)與其制備方法有著很大的關(guān)系，因此如何尋找一種簡單鈦源、制備條件溫和的方法是制備氧化鈦、鈦酸和鈦酸鈉的技術(shù)關(guān)鍵。
　　 本文以無水乙醇作為溶劑，以鈦酸四丁脂為鈦源，采用溶劑熱法制備氧化鈦納米粒子、鈦酸(鈉)納米管，討論了產(chǎn)品的形成機(jī)理。同時以制備出的

2、氧化鈦納米粒子、鈦酸(鈉)納米管作為光催化劑對活性藍(lán)染料進(jìn)行光催化實驗研究。實驗結(jié)果表明：
　　 1.當(dāng)pH＜8，鈦酸四丁脂水解后的Ti(OH)4傾向于生成粒子，產(chǎn)物為TiO2。pH＜8，鈦酸四丁酯與硬脂酸的比為2:1，反應(yīng)物鈦酸四丁脂濃度為15％，反應(yīng)時間為12h，反應(yīng)溫度為120～130℃是制備TiO2納米粒子的最佳條件。在反應(yīng)溫度為180℃時，有利于粒子的自組裝成球形顆粒。
　　 2.反應(yīng)時間為24h，當(dāng)pH=9～

3、10時，產(chǎn)物為H2Ti2O5·H2O納米管；當(dāng)pH=12～13時，產(chǎn)物為Na2Ti2O4(OH)2納米管。反應(yīng)溫度高有利于晶體發(fā)育，納米管成型較好。反應(yīng)首先生成鈦酸(鈉)納米片，在反應(yīng)釜高壓環(huán)境下，納米片邊緣相互作用力減小，為了保持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，邊緣逐漸發(fā)生卷曲，進(jìn)而形成鈦酸(鈉)納米管。
　　 3.在反應(yīng)初始階段，硬脂酸起到穩(wěn)定劑和表面化學(xué)修飾作用，為制備粒徑小且均勻的納米材料提供了前提。反應(yīng)過程中，硬脂酸包覆在Ti(OH)4

4、表面，形成多個微反應(yīng)器，這些微反應(yīng)器為納米粒子和納米管成核、晶化提供了良好的環(huán)境。
　　 4.TiO2納米粒子、H2Ti2O5·H2O納米管和Na2Ti2O4(OH)2納米管的紅外譜圖都有很強(qiáng)的羥基吸收峰，它們的紫外譜圖吸收波長都有一定程度的紅移，TiO2納米粒子、H2Ti2O5·H2O納米管和Na2Ti2O4(OH)2納米管的最大吸收邊界分別為457nm、425nm、400nm，且三種光催化劑的紅移大小為TiO2＞H2Ti2O

5、5·H2O＞Na2Ti2O4(OH)2。
　　 5.在光催化降解活性藍(lán)的實驗中，TiO2粒子、H2Ti2O5·H2O納米管、Na2Ti2O4(OH)2納米管對染料6h后的降解率分別約為80％、76％、55％。不同催化劑產(chǎn)品對活性藍(lán)的光催化性能大小順序為TiO2納米粒子＞H2Ti2O5·H2O納米＞Na2ti2O4(OH)2納米管，其結(jié)果與根據(jù)催化劑產(chǎn)品的紫外吸收光譜所得的分析結(jié)果相一致。
　　 6.分析TiO2粒子、H2