二氧化鈦納米材料的合成、表征及其光催化性能研究.pdf

1、在全球性環(huán)境污染日趨嚴(yán)重的今天，如何高效地治理環(huán)境污染引起世界各國(guó)的廣泛關(guān)注。具有高量子效率、能充分利用太陽(yáng)能的高活性光催化劑的制備與應(yīng)用，已成為材料學(xué)、化學(xué)、環(huán)境科學(xué)和能源科學(xué)等領(lǐng)域廣泛關(guān)注和研究的熱點(diǎn)課題，而二氧化鈦?zhàn)鳛橐环N性能穩(wěn)定的高效光催化劑，相對(duì)價(jià)格較低，具有高的化學(xué)穩(wěn)定性，光生空穴高的氧化性及光生電子足以使分子氧轉(zhuǎn)化為超氧化物等一系列的優(yōu)點(diǎn)，使其成為目前研究最為廣泛和深入的半導(dǎo)體材料之一，而納米二氧化鈦所具有的小尺寸和高比表

2、面積又賦予其相對(duì)其塊體材料更高的催化活性。本論文將納米級(jí)二氧化鈦?zhàn)鳛檠芯繉?duì)象，通過(guò)液相法制備了具有不同形貌的納米二氧化鈦及基復(fù)合材料，探討了反應(yīng)參數(shù)對(duì)產(chǎn)物形貌與微結(jié)構(gòu)的影響，并對(duì)納米二氧化鈦的光催化性能進(jìn)行了研究。 (1)用水熱法對(duì)硫酸鈦堿性漿液進(jìn)行處理，由氨水調(diào)節(jié)前驅(qū)體漿液的pH值合成了銳鈦礦結(jié)構(gòu)二氧化鈦納米棒，氨水自身及其對(duì)前驅(qū)體漿液pH值的調(diào)節(jié)均對(duì)銳鈦礦二氧化鈦納米棒的形成起關(guān)鍵作用；通過(guò)改變pH調(diào)節(jié)劑(氫氧化鈉、水合聯(lián)氨

3、)，可獲得不同形貌和物相結(jié)構(gòu)的二氧化鈦納米粒子。實(shí)驗(yàn)證明氨基的存在有利于銳鈦礦結(jié)構(gòu)二氧化鈦的形成，并在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上提出了成核、晶體生長(zhǎng)、定向聚集生長(zhǎng)的形成機(jī)理。 (2)以硫酸鈦為原料，用溶膠凝膠法結(jié)舍水熱處理，高產(chǎn)率地制備了寬幾十納米長(zhǎng)十幾微米的二氧化鈦納米帶，利用XRD，TEM，HRTEM，TGA等手段對(duì)樣品進(jìn)行了表征，并對(duì)其光催化性質(zhì)進(jìn)行了表征。結(jié)果表明不同于以往所報(bào)道的單晶納米袋，帶本實(shí)驗(yàn)中所制備的納米帶呈現(xiàn)出典型的多晶結(jié)構(gòu)

4、，同一條納米帶中包含三種物相的二氧化鈦，這種新結(jié)構(gòu)納米帶的合成為納米材料的制備提供了一種新途徑。 (3)TiO<,2>由于具有化學(xué)穩(wěn)定性好、光催化活性高、價(jià)廉易得等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于光催化降解各種污染物，但是TiO<,2>的帶隙較寬，且光生電子空穴對(duì)的復(fù)合幾率高，因而限制了其應(yīng)用。所以提高TiO<,2>光催化活性是多相光催化領(lǐng)域的一個(gè)重要研究?jī)?nèi)容。眾多研究結(jié)果表明，在TiO<,2>等半導(dǎo)體表面沉積適量的Ag、Pt、Au等貴金屬