二氧化钛光催化剂

1、Ti O2 纳米颗粒的制备及表征在关于有关Ti 02纳米颗粒的研究中，制备方法的研究是很多的，同时，采用溶胶-凝胶法合成纳米 Ti O2 的文献报道比较多，通常采用溶胶-凝胶法合成的前驱物为无定形结构的，经过进一步的热处理后或者水热晶化才能得到晶型产物 49。烧结过程能促使晶型转变，但 是往往引起颗粒之间的团聚和颗粒的生长50。一般情况下，在大于 300C温度烧结处理得到锐钛矿型Ti 02、大于600 C的温度烧结处理得到金红石型Ti O2o Ti 02的很多种性质取决于颗粒尺寸和晶化度。 优化制备条件， 得到分散性良好， 催化性能好的光催化剂是很有研究 意义的。实验原理溶胶 -凝胶法是从材料

2、制备的湿化学法中发展起来的一种新方法，是以金属醇盐或无机 盐为原料， 其反应过程是将金属醇盐或无机盐在有机介质中进行水解、缩聚反应， 使溶液形成溶胶，继而形成凝胶。凝胶经陈化、干燥、煅烧、研磨得到粉体产品。其中由于较多研究 者以醇盐为原料，故也将其称为醇盐水解法。在溶胶-凝胶法中，溶胶通常是指固体分散在液体中形成胶体溶液， 凝胶是在溶胶聚沉过程中的特定条件下， 形成的一种介于固态和液态 间的冻状物质， 是由胶粒组成的三维空间网状结构， 网络了全部或部分介质， 是一种相当稠 厚的物质。本文中，钛酸四丁酯(Ti(OC4H9)4)在水中水解，并发生缩聚反应，生成含有氢氧化钛 (Ti(OH)4)粒子的

3、溶胶溶液，反应继续进行变成凝胶，反应方程式如下：水解Ti(OC4H9)4+4 H2O 宀 Ti (OH)4+ 4HO C4H9(2-1)缩聚2Ti (OH)4 Ti (OH)32O+H2O(2-2)总反应式表示为：Ti(OC4H9)4+ 2H2O Ti O2 + 4 C4H10O(2-3)上式表示反应物全部参加反应的情况，实际上，水解和缩聚的方式随反应条 件的变化而变化。反应过程为：(1) 水解反应：可能包含对金属离子的配位，水分子的氢可能与OR 基的氧通过氢键引起水解。(2) 缩聚反应：在溶液中，原钛酸和负一价的原钛酸反应，生成钛酸二聚体，此二聚体进一步作用生成三聚体、 四聚体等多钛酸。 在

4、形成多钛酸时 Ti-O-Ti 键也可以在链的中部形成， 这样可得到支链多钛酸，多钛酸进一步聚合形成胶态Ti O2,这就是通常所说的Ti O2溶胶的胶凝过程53。本论文选用价格较低、使用较为普遍的钛酸四丁酯(Ti(OC4H9)4)作为钛源，选用乙醇为溶剂，乙醇在钛酸四丁酯的水解反应过程中并不直接参与水解和缩聚反应，但它作为溶剂对体系起着稀释作用，它在Ti(OC4H9)4分子与水分子周围均形成由乙醇分子组成的包覆层，阻碍反应物分子的碰撞，并在溶胶粒子周围形成“溶剂笼” ，从而阻碍了溶胶粒子的生长以 及溶胶团簇间的键合， 使得干燥后的干凝胶能保持疏松多孔的状态， 经焙烧后所得粒子比表 面积较大。 此

5、外， 在制备溶胶的过程中还要加入适量的冰乙酸， 冰乙酸在反应过程中可能有 两种作用： 一是抑制水解，二是使胶体粒子带有正电荷， 阻止胶粒凝聚，从而避免干凝胶粒 尺寸过大。根据上述机理分析和本实验室前人研究的基础上，确定制备Ti O2溶胶的各物料组分摩尔比为 Ti(OC4H9)4:HAc:H2O:Et OH:(NH4)2CO3 =1:2:15:18:X其中 X值变化的范围是 04, 加入碳酸铵的目的是使反应过程中产生气体和微小的固体载体，但又不会对生成的Ti O2造成掺杂等影响，使颗粒分散更均匀，细小。2,11实验试剂实验质需材* 1相化7试剂见我2-1:我24些验材理1化学iXMlT*b jt

6、 2-1 Kxpe lutunUI iw teiiAlji Aiid etuiAueA促為詐 lit?HR生卢厂麻秋臓四斷C.R,人注血朮U粘期化1：W允析AJL.北记曲化粒州化趾公门A K北麻北忸ft爭品有濯倉EAR北京北“歸訓优学品有睡公训昭卄阳BA.K国荊握团化学试例育舉欝呵2.2.2仪器设备实验中常用仪器设备见表2-2：渎鉴席用仪艮小型*TftbleC cnu.iiciiAid piit-fised i口mt生产厂豪龙点您叢光仅戕仅表企胡BPH卩出丨*A打 11上馬中騎恆温址希厂上海虑丰电炉有脱公司电咼也温十嫌希上酶童半电炉有限佥1心机GENIUS 16K瑕朋塑M超曲波讥汎那li山山趙

7、声仪將胃跟住刊幷析夭寧常鷄山収杰制也仪煤厂兄髀忧辰应解自制解倉枪上曲求制生化址剂仪孵冇阳營才本文中所冇窝脸所用水均列实验利I制的次去离子水.2.3实验部分2.3.1 Ti 02光催化剂的制备制备纳米二氧化钛纳米颗粒的实验步骤如下:(1)在200毫升的烧杯中，在搅拌条件下将17毫升钛酸四丁酯滴加到51.75毫升无水乙醇和6毫升冰醋酸的混合液中，形成溶液A,然后把烧杯放入准备好的盛有冰水混合的冰浴中， 并在磁力搅拌器作用下不断搅拌，使之均匀。 在搅拌条件下，把配置好的一定量的(NH4)2CO3水溶液(X=04)加入到A溶液中，制成溶胶。(3) 使溶胶充分反应至凝胶化，所需时间大概为40分钟左右，停止搅拌，得到湿凝胶。(4) 湿凝胶在空气中自然陈化5小时。(5) 把湿凝胶放入干燥箱中80 C干燥24小时，形成干凝胶，取出后放至室温研磨