溶劑熱合成納米二氧化鈦的晶型控制及光催化性能研究.pdf

1、TiO2是一種重要的無(wú)機(jī)功能材料，它在太陽(yáng)能的儲(chǔ)存與利用、光電轉(zhuǎn)換、光致變色及光催化降解各類污染物等方面有廣闊的應(yīng)用前景，因此采用各種物理和化學(xué)的方法對(duì)TiO2納米粉體、薄膜和摻雜TiO2納米復(fù)合材料的制備、結(jié)構(gòu)相變及催化性能的研究是一個(gè)重要的研究?jī)?nèi)容。目前采用水熱或溶劑熱的方法來(lái)合成各種晶型納米TiO2及其衍生物(如納米管、納米棒、納米線)的研究正受到日益的關(guān)注。
　　 本文通過(guò)控制不同的反應(yīng)條件，發(fā)現(xiàn)在以水和不同碳鏈長(zhǎng)度的醇

2、類作為溶劑時(shí)，通過(guò)水熱和溶劑熱條件得到了純金紅石相以及不同比例的銳鈦礦和金紅石的混晶，發(fā)現(xiàn)在醇溶劑熱條件下，隨著醇碳鏈長(zhǎng)度的增加，發(fā)生了由銳鈦礦相到金紅石相逐漸增多的規(guī)律性轉(zhuǎn)變，這可能與不同碳鏈長(zhǎng)度引起的位阻效應(yīng)影響前驅(qū)體的水解反應(yīng)而導(dǎo)致體系的酸堿性變化有關(guān)。其中用甲醇做溶劑制備出的混晶(銳鈦礦80.5％，金紅石19.5％)TiO2具有最好的光催化活性。以甲醇為溶劑，隨著六亞甲基四胺加入量的逐漸增大，TiO2逐漸由純銳鈦礦相轉(zhuǎn)變?yōu)榻鸺t石

3、相；當(dāng)pH值達(dá)到10時(shí)，金紅石相轉(zhuǎn)變?yōu)榘邂伒V相，隨著六亞甲基四胺加入量的繼續(xù)增多，板鈦礦相也逐漸增多。因此在低pH值趨向于生成銳鈦礦相，高pH值趨向于生成金紅石相，而壓力增大導(dǎo)致的堿性增強(qiáng)是促進(jìn)板鈦礦相形成的主要因素。光催化活性最好的是由板鈦礦相和銳鈦礦相組成的混晶樣品。以甲醇為溶劑，隨著反應(yīng)溫度的上升，由純銳鈦礦相逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榻鸺t石相，高溫有利于生成熱力學(xué)更穩(wěn)定的金紅石相。本文得到的TiO2相組成與其光催化活性的關(guān)系為：混晶(銳鈦礦+板

4、鈦礦)＞混晶(銳鈦礦+金紅石)＞銳鈦礦＞金紅石。
　　 本文還對(duì)TiO2負(fù)載磷酸鋯做了初步的研究，成功的合成出TiO2負(fù)載磷酸鋯復(fù)合光催化劑，并且將所得復(fù)合光催化劑進(jìn)行貴金屬銀的負(fù)載，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)貴金屬銀負(fù)載后的TiO2負(fù)載磷酸鋯復(fù)合光催化劑具有更高的光催化活性。
　　 此外，本文還對(duì)水熱法合成TiO2納米管做了初步的研究，成功的合成出直徑在10nm左右，長(zhǎng)度為500nm至1μm不等的TiO2納米管，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)貴金屬銀負(fù)載后的