锐钛矿二氧化钛溶胶的制备、结构及性能

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1、浙江大学硕士学位论文摘要自从1972年日本的Fuiishima和H曲da在NATuRE杂志上发表了题为“Electroch锄icalPhotolysisofwhterataSemiconductorElectrode”的论文，Tj02就成了国内外的研究热点。己有研究大多围绕高活性纳米Ti02粉体的制备、多相光催化机理、提高Ti02的光催化效率等方面上，而对溶胶．凝胶法制各Ti02溶胶化学机理和通过工艺调控Ti02溶胶结构性能的研究很少。本文基于以上现状，开展了锐钛矿TiOz溶胶的低温制备及工艺改进的研究。实验以钛酸丁酯为先

2、驱体，乙醇为溶剂，盐酸为催化剂，以溶胶一凝胶法制备Ti02溶胶。设计出水过量(钛酸丁酯与水摩尔比1：100一200)的新体系，以配方和工艺控制，使钛酸丁酯充分水解，在低温下(20—80℃)制备出含有锐钛矿晶体、具备光催化活性、长期稳定的Ti02溶胶，避免了常见研究中制备或后续中的高温热处理。本文详细研究了钛酸丁酯的水解聚合的过程与晶化过程，以及多水体系中制备条件与Ti02溶胶物理性能及光催化性能的关系。钛酸丁酯的水解聚合的过程与晶化过程：在多水体系中，钛酸丁酯完全水解．得到含钛无机溶胶粒子。这些溶胶粒子先较为松散地聚集在一

3、起，并逐渐生长、一体化，形状规则化、结构趋于完善致密，最终形成四方晶系锐钛矿型晶体。制备条件与Ti02溶胶物性及性能的关系：1、在溶胶固含量一定的前提下，H20仍(Bu0)4(摩尔比)大于64时，溶胶中锐钛矿较为完善，光催化效果较好；随水量的增加锐钛矿晶型更加完善，光催化效果更好。2、在多水体系中(H20瓜(BuO)4(摩尔比)>100)，强酸性条件下QH<1)较易获得金红石和锐钛矿的混合晶型，并含有极少的板钛矿；在弱酸性条件下(1

4、强碱性介质中，获得无定型结构二氧化钛。在强酸性环境中制备出的混晶溶胶样品具有很好的光催化性能。3、多水体系制得的溶胶随陈化温度(20℃，40℃，60℃，80℃)的升高，溶胶中锐钛矿晶体不断趋于完善，晶粒尺寸略有增加；同时，溶胶中锐钛矿晶体的禁带宽度焚窄，溶胶的吸收边逐渐“红移”光催化能力不断增强。一i一浙江大学硕士学位论文4、随着陈化时问的增加，溶胶中的Ti02晶体结构参数逐渐趋近于锐钛矿晶型，光催化效果增强，溶胶中Ti02晶粒尺寸增大并逐步趋于平缓，同时溶胶逐渐稳定。关键词：砸02溶胶溶胶．凝胶法锐钛矿光催化活性浙江大学

5、硕士学位论文A-bstractTheresearchofTi02hasattractedmoreandmoresdentistSsinceFuiishimaandHondapublishedatllesisnamed“ElectmdlemicalPhotolysisofWatcrataSemiconductorElectmde’’inNaturemagzine．Lotsofworkconcemrateontheprcparationofnanon02powderswithlli曲p110tocatalyticpmpertv

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8、nicalroutewereexplored，aIldTi02solcontaininganatasecrystalswaspreparedatIowtemperatIlre(under20—80℃)，whichpossessesdircctphotocataI”icpmpenywithoutthetr