芳香磺酸为模板的空气-水界面tio2薄膜自组装

《芳香磺酸为模板的空气-水界面tio2薄膜自组装》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、http://www.paper.edu.cn1芳香磺酸为模板的空气-水界面TiO2薄膜自组装季红军，刘孝恒，汪信南京理工大学软化学和功能材料教育部重点实验室，南京(210094)E-mail：hongjun-ji@163.com摘要：以阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸（DBS-H）为模板，通过自组装制备TiO2空气-水界面纳米薄膜。利用X射线衍射（XRD）、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、差热分析－热重(DTA-TG)等表征薄膜性质，研究成膜机理；初步探索薄膜的应用，将薄膜热处理，并应用于光催化。结果表明，采用DBS-H

2、所制得的TiO2纳米薄膜具有高度有序的层状结构（层间距约为3.2nm），经煅烧得到了锐钛矿结构的TiO2纳米颗粒，可用于光催化降解有机物。自组装是一种软化学制备纳米薄膜的新方法，可以推广制备其它金属氧化物纳米薄膜。关键词：TiO2纳米薄膜；自组装；DBS-H(十二烷基苯磺酸)；空气－水界面中图分类号：TQ050.4+211.引言水资源是一种十分宝贵的生态资源。近年来，随着社会和经济的发展，居民的生活垃圾以及石化企业的过度排污，对祖国内陆地区的河流、湖泊造成了严重污染，导致部分地区水质严重富营养化；海洋是资源的宝库，对气候的调节以

3、及生态的平衡有着重要的作用。海上石油开发蓬勃发展，跑、冒、滴、漏等溢油事故时有发生，海洋污染已引起了日益广泛的关[1,2]注，治理海洋污染方法有很多。二氧化钛作为一种优良的光催化剂，具有氧化彻底、毒[3,4]性低、费用低等优点，在环境、材料等许多领域倍受重视。制备TiO2催化剂的方法有很多，但传统工艺在温度、压力以及设备条件等方面要求较高，自组装技术是一种区别于传统[5,6,7,8]制备方法和工艺的新技术，关于该方法的报道有很多。本文以表面活性剂十二烷基苯磺酸（DBS-H）为模板，采用自组装技术，在空气－水界面形成了一种新型的纳

4、米材料——TiO2薄膜。2.实验2.1主要试剂和仪器钛酸丁酯，Ti(OC4H9)4，CR,上海三爱试剂有限公司；盐酸，HCl，AR，南京化学试剂一厂；十二烷基苯磺酸，DBS-H，AR，TokyoKaseiKogyoco；去离子水，自制。85－2型恒温磁力搅拌器；电子天平；X射线衍射仪（BrukerD8ADVANCE型）；透射电镜TEM（JEOL-2100）；热分析仪（WCT-2A）；扫描电镜SEM（JEOL-6380LV）等。2.2二氧化钛（TiO2）薄膜的制备首先制备B溶液：用电子天平精确称取0.15g十二烷基苯磺酸(DBS-

5、H)置于50mL烧杯中，加入18.4ml蒸馏水，常温磁力搅拌10min左右，直至杯中物质完全溶解，静置。其次制备A溶液：用电子天平精确称取0.64g盐酸，置于一10mL小烧杯中，然后向其中滴加0.84g钛酸丁酯，磁力搅拌，同时用滴管快速滴少量水，5分钟左右杯中溶液澄清。最后将烧杯放在恒温室静置大约5分钟，取出一干净表面皿，将A溶液均匀铺在表面1本课题得到了江苏省自然科学基金（NO.BK2006199）和南京理工大学研究生创新基金（NO.2006030002）的资助。-1-http://www.paper.edu.cn皿中，然后将

6、B溶液均匀倒在A溶液上，盖好表面皿盖，静置成膜。2.3薄膜的表征大约12h后，薄膜基本形成，将TiO2薄膜转移到玻璃片基上，放入干燥器中进行干燥，48h后，将玻璃片取出，做XRD测试，主要检测薄膜的层间距。取表面皿溶液中的一小片薄膜，超声分散10min左右，进行TEM表征，主要用于观察薄膜的微观结构。取玻璃片基上干燥的薄膜，进行SEM表征，主要用于观察薄膜的表面结构。将制得的薄膜取出，进行热处理，进行XRD表征，然后进行光催化实验，同时进行紫外检测。3.结果和讨论3.1TiO2薄膜外观及结构图1是以DBS-H为模板，采用自组装方

7、法制备的TiO2薄膜在放置12h后的外貌图，从图中可以看出，薄膜不是一整片，占据了表面皿的大半部分，薄膜比较厚，机械性能较好，可以用玻璃片将薄膜整块挑起。薄膜稳定性比较好，在放置72h后，只是中间有一些褶皱，并无任何分解迹象。图1以DBS-H为模板制备的TiO2薄膜外观图Fig1AppearanceofTiO2filmusingDBS-Hastemplate图2是TiO2薄膜XRD检测图，从图中可以看出，主峰位于2θ=2.8°处，峰强很大，d=3.15nm，从XRD图可以推测该结构类似晶体结构，在对薄膜的测试中，d值代表自组装薄

8、膜中TiO2颗粒的层间距离。-2-http://www.paper.edu.cnd=3.15nmIntensity2468102thetaindegree图2TiO2薄膜XRD图Fig2XRDpatternofTiO2film图3为TiO2薄膜SEM以及元素分析