纳米结构tio-%2c2-制备、组装及其光催化性能的研究

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1、河北师范大学硕士研究生学位论文纳米结构Ti02的制备、组装及其光催化性能研究摘要纳米Ti02是一种附加值很高的重要无机功能材料。由于其具有良好的耐候性和耐腐蚀性，比表面积大，表面活性高，抗紫外线能力强，良好的光吸收性等优点而广泛应用于涂料、感光材料、环境工程材料、塑料、食品包装、化妆品、光催化剂等领域。由于各种应用都与Ti02的结构和形貌等有直接关系，且对于固定化了的Ti02又具有易分散、易回收再利用等优点。因此，对于纳米粉末状及负载型的纳米Ti02均是纳米材料科学的研究热点。鉴于现有的制各金红石型Ti02粉体的各种方法大多需要高温煅烧，而这样会引起粉体的烧结，以高浓度的TiCl4

2、为反应前驱物，利用低温陈化和沸腾回流法制备出了金红石型Ti02，再经低温煅烧得到形貌较好的纳米球，这两种简单的工艺为纳米Ti02的工业化生产提供了理论和实践依据。此外，Ti02纳米薄膜在太阳能储存与利用，有机污染物的环境处理，生态建材等方面有着美好的应用前景。采用低温陈化法，在导电玻璃上，在较短的时间内液相合成纯金红石型纳米Ti02薄膜，这为纳米功能薄膜材料的研究提供了一条简单的工艺方法。另外，利用负载型纳米Ti02等半导体光催化剂降解水体中有机污染物的研究已成为环境科学领域的一个研究热点。以极为廉价易得的凹凸棒为载体，采用sol-gel法、吸附相技术合成出了结构致密的纳米结构Ti

3、02／凹凸棒复合材料，并对其进行了光催化降解甲基橙的实验，结果表明。复合材料光催化效果显著，这为生产新型实用的环保处理材料提供了一条可行的途径。本论文的主要研究内容：(1)陈化及沸腾回流法制备金红石型纳米Ti02颗粒及其热稳定性的研究选择适当的反应物浓度和反应温度，利用陈化及沸腾回流的方法．制备金红石型纳米Ti02粒子，并通过x射线图谱分析(XRD)，透射电子显微镜(TEM)等手段对不同温度处理的Ti02进行分析和表征。实验结果表明：采用高浓度的TiCh溶液作为反应初始物时，在100℃时陈化，及沸腾回流的方法一步合成我们想要的金红石型纳米球，通过表征发现所得产物的形貌不够单一，有少

4、量的针形混杂在里面，且晶化程度较差。通过对产物的低温煅烧发现，经400℃煅烧后的产物，其形貌与晶化程度都有了明显的改善，说明在适当温度下煅烧，对产物的形貌与晶化程度有很好的促进作用。摘要(2)纳米Ti02薄膜的制备及其性能测试通过改变反应物浓度和反应温度，以导电玻璃为载体利用低温陈化法制备纳米Ti02薄膜玻璃，并通过扫描电子显微镜(SEM)等手段对产物进行表征，以此来研究反应物初始浓度、反应温度、陈化时间、添加剂等条件对纳米Ti02薄膜的形貌、性能的影响，以及对其形成机理进行了初步探讨。光催化实验表明，所制备的纳米Ti02薄膜光催化活性较好。且经煅烧后的薄膜玻璃其亲水性有了很好的改

5、善。以上的工作为功能薄膜玻璃的实际应用打下了良好基础。(3)纳米结构Ti02／凹凸棒复合材料的制备借助溶胶．凝胶法与自组装技术，以及吸附相反应技术，均分散的方法，以凹凸棒为载体制备了纳米结构的Ti02／凹凸棒复合材料，通过扫描电子显微镜(SEM)，X射线图谱分析(XRD)，以及光电子能谱分析等手段对产物进行表征分析。来研究组装次数、组装介质、载体的预处理条件、煅烧温度、陈化时间等因素对组装效果的影响。通过实验认为利用溶胶．凝胶法与吸附楣技术所合成的复合材料，其颗粒分散均匀，结构致密、规整，而均分散方法制备的颗粒结构不够理想，其实际应用价值有待证实。(4)纳米结构Ti02／凹凸棒光催

6、化性能的研究以纳米结构Ti02／凹凸棒作为催化剂，在太阳光的照射下对低浓度的甲基橙溶液进行了光催化实验。通过研究发现，催化剂的加入缩短了反应时间，在较短的时间内就可达相当高的降解率。纳米结构Ti02／凹凸棒的催化活性与组装次数，煅烧温度有关。组装次数为两到三次，煅烧温度为350—420"C时催化活性最高。并且还比较了不同方法制备的Ti02负载量相同的复合材料的光催化效果，实验证明，溶胶一凝胶法与吸附相技术制各的复合材料的光催化效果较好。关键词：纳米粒子，二氧化钛，金红石型，光催化，组装II河北师范大学硕士研究生学位论文TheStudyonPreprarationofNano-str

7、uctureTitania，AssemblyandPhotocatalyticPropertiesAbstractThenanometersizedtitaniaisallimportanthighperformancefineinorganicmaterials．Becauseofitsadvantages，suchasgoodresistancetoweathering，chemicalresistance，bigspecificsurfacearea，highs