晶态骨架介孔tio2的制备与其光催化性能

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1、国内图书分类号：O472+.8学校代码：10213国际图书分类号：621.383.8密级：公开工学硕士学位论文晶态骨架介孔TiO2的制备及其光催化性能硕士研究生：刘瑞卿导师：王炎教授申请学位：工学硕士学科：化学工程与技术所在单位：理学院化学系答辩日期：2009年6月29日授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:O472+.8U.D.C.:621.383.8DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringTHEPREPARATIONOFCRYSTALLINE

2、FRAMEWORKMESOPOROUSTITANIAANDITSPHOTOCATALYTICPROPERTIESCandidate：LiuRuiqingSupervisor：Prof.WangYanAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ChemicalEngineeringandTechnologyAffiliation：DepartmentofChemistryDateofDefence:June,29th,2009Degree-Confe

3、rring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学硕士学位论文摘要介孔TiO2由于具有高比表面积，发达有序的孔道结构，使得它在光催化、太阳能电池等方面表现出广阔的应用前景。但现在合成的介孔TiO2多需经过煅烧获得锐钛型或金红石型骨架，并通过高温去除模板剂，孔结构往往会受到严重破坏，这限制了介孔TiO2的实际应用。本文针对低温下不易得到晶态骨架，模板剂脱除对介孔造成的破环等问题进行研究，选用无机钛源探索在低温下获取晶态骨架介孔TiO2的条件和相应产物的结构性质及

4、光催化性能，为合成晶态介孔TiO2提供新的工艺路线。以四氯化钛为钛源，以嵌段共聚物P123为模板采用水解沉淀法制备了孔道无序的介孔TiO2材料。研究了pH值、水解温度、陈化温度及添加剂等条件对骨架晶相的影响。实验发现，以TiCl4为前驱物，可不经煅烧直接得到晶态(金红石、锐钛矿或两者的混晶相)介孔TiO2，其中pH值对晶形影响较为明显，水解温2-度和陈化温度对结晶度基本无影响，反应体系中添加SO4可促进锐钛矿的生成，并可提高产物的比表面积，pH为6时，70℃水解，室温陈化24小时，添2-2-加少量SO4（Ti/S

5、O4=20:1，质量比），所得产物为纯锐钛矿，比表面积为2-1324.4m⋅g。红外光谱显示经洗涤抽滤后的介孔TiO2原粉在无水乙醇索氏提取7h后，模板剂P123可以完全脱除干净；通过对甲基橙光催化性能测试，发现介孔TiO2比非介孔TiO2有较好的催化活性，锐钛矿比金红石有更高的催化活性。以硫酸钛为钛源、P123为模板采用水解沉淀法制备了介孔TiO2。研究了反应条件对产物晶相的影响以及产物的结构性质。发现在酸性条件下可以得到纯锐钛矿介孔TiO2。在pH值为6，陈化温度为100℃时制得介孔TiO2为纯锐钛矿、比2-

6、1表面积为279.6m⋅g，对甲基橙的降解率为41.9%。经300℃热处理2h后，光2-1催化降解率达到92.8%，性能优于P25，此时比表面积为166.5m⋅g，有较好的热稳定性。在以硫酸钛为钛源低温制备介孔TiO2的基础上，对骨架进行了Ce掺杂，发现Ce掺杂抑制了TiO2纳米粒子的晶粒增长，且随着掺杂量增加晶粒大小逐渐减小；且随着Ce含量的增加，光催化活性逐渐增强，甲基橙降解率从41.9%增大到68.0%。关键词：介孔TiO2；晶态骨架；低温制备；光催化I哈尔滨工业大学硕士学位论文AbstractBecaus

7、eofthehigherspecificsurfacearea,developedorderdporestructure,mesoporoustitaniawasappliedonphotocatalytic,solarbatteryandotheraspectswidely.Butcurrentlyanataseorrutiletitaniaframeworkwasobtainedbycalcinedathightemperature,thetemplatewasremovedathightemperature

8、,theporestructureofthetitaniawasdestoriedseriously,sotheapplicationofmesoporoustitaniamaterialswasrestricted.Thestudyinthisthesiswasfocusedonthecrystalmesoporoustitaniasynthesisatlowtempe