非硅基介孔二氧化钛材料及其复合体系的研究

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1、摘要自从1992年Mobil公司的科学家们成功地制各出介孔MCM一41材料以来，介孔材料的合成及应用一直是人们研究和关注的热点。目前，其研究的重点已逐渐向过渡金属氧化物转移，这主要得益于过渡金属氧化物本身具有的特殊物理化学性能，如光催化、半导体等。随着环境污染日益严重，利用半导体粉末作为光催化剂催化降解有机物的研究已成为热点。作为光催化剂的主要原料，N型半导体n02活性高，化学稳定性好，对人体无害，是理想的环保型光催化剂。本论文研究介孔瓢02材料的合成方法和工艺、结构表征及光催化性能，并对骨架进行掺杂改性，研究YSn离子和稀土元素掺杂对介孔nD2的结

2、构和光催化性，能的影响。在文中以P123为模板剂，钛酸丁酯为钛的前驱体，乙酰丙酮为水解延缓剂，无水乙醇为溶剂，制各了介孔二氧化钛粉体。通过考察焙烧温度、表面活性剂和水解延缓剂用量等因素对合成二氧化钛的结构和光催化性能的影响，确定介孔二氧化钛合成的合适条件，在此基础上将Sn、RE等元素掺杂到介孔二氧化钛体系中，制备了介孑kSn02／Ti02、RE／Ti02复合氧化物。通过傅立叶变换红外吸收光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、热重一差热分析(TG—DSC)、比表面积和孔径分布测试(BET)、高分辨率透射电镜分析(HRTEM)等表征方法对其结构表面形

3、貌和形成机理进行了研究。结果表明，合成介孔二氧化钛的焙烧温度范围较窄，以400。C为宜，焙烧温度高于400℃将导致介孔结构造到不同程度的破坏：表面活性剂和水解延缓剂用量过高或过低对介孔结构形成都不利，较适合的摩尔比例为Tj：P123：AcAe=l：0．035：0．5。我们选用甲基橙作为目标降解物，对介孔Ti02、Sn02／Ti02复合介孔和RE]Ti02复合介孔等样品的光催化活性进行了评价。结果表明，溶液的pH值、溶液的初始浓度、光照时间及Ti02光催化剂的用量都对光降解效率产生影响，发现具有介孑L结构的Ti02光催化活性比非介孔Ti02的强，；掺杂

4、sn或RE后的介孔，光催化活性进一步提高，并分析了其光催化活性产生变化的原因。关键词：介孔材料，二氧化钛，溶胶．凝胶法，掺杂，光催化活性AbstractSincetheMCM一41molecularsievewaspreparedbythescientistsofMobilOilsuccessfullyin1992，thepreparationandapplicationofmesoporousmaterialshasbeenthefocusofresearch．Atpresent，theemphasishasbeentransferredtOthe

5、mesoporousimnsitionalmetaloxidebecauseoftheirspecialphysicalandchemicalproperties，such：asphoto-catalytieactivityandsemiconductivityetc．Withtheenvironmentturningincreasinglycontaminated，theresearchonutilizingsemiconductorpowderasphotocatalyststocatalyzeanddegradeorganicsubstance

6、shavebeenahotspot．Astheprimarymaterialofphotocatalyst，titania(Ti02)hassound●chmicalstability,whichisharmlesstothehumanbodyandisanidealenvlronmentfriendlyphotocatalyst．Thisthesisstudiesonthesyntheticmethod，characterizationsandphotocatalyticpropertiesofmesoporoustitaniamaterials．

7、Atthe$alrletime，wecorporatedironintotheframeworkof．thetitaniamaterialsandstudiedthestructureandphotocatalyticpropertiesofiron-dopedtitaniamaterials．Inthisarticle，MesoporousTi02wassynthesizedviaacombinedsol—gelprocesswithsurfactant—assistedtemplatingmethod，P123astemplate，Ti(OC4H

8、9)4aspredecessor，AcAcashydrolysisretardingagentandetha