论文部分内容阅读
早在20世纪中期,二氧化钛便作为光催化材料而被社会广泛关注,随着现代科学技术的发展,人们对其研究也越来越深入,其制备的方法也越来越多。后来人们开始不再满足于二氧化钛的制备,而将目光转向了对其改性之中。本论文工作以钛酸丁酯为前驱体,以无水乙醇为溶剂,经过中性或碱性条件水解,然后用不同体积的硝酸经过处理,制得了不同晶相比例的二氧化钛样品。同时,再通过表面纳米金改性和表面乙醇改性制得改性样品,不同程度改变了二氧化钛光催化性能。最后对所制得的样品进行检测分析。本实验主要研究了中间体用量、添加酸的体积、反应时间等实验条件对TiO2晶型的影响,以及纳米金改性时Au对不同晶相比例二氧化钛紫外光催化活性的影响。在乙醇表面改性中对胶体处理方式、乙醇用量、组装时间进行了选择,并讨论了制备条件对产物颗粒尺寸及光催化性能的影响。本研究采用TEM、SEM、XRD、Raman、UV-Vis等表征技术对TiO2颗粒形貌、晶型、结晶度和光催化性能进行测试和分析。在低温条件下将钛酸丁酯分散在无水乙醇中,并在二次蒸馏水中进行水解聚合得到无定形二氧化钛。用氢氧化钠处理得到钛酸酯中间体。取一部分得到的无定形二氧化钛或钛酸酯中间体与不同体积的1mol/L硝酸进行反应胶溶得到不同晶相比例的TiO2,最终达到了晶相可控的目的。研究了反应过程中碱处理及添加酸体积对产物晶型,形貌的影响。进而研究了比表面积,晶相比例,产物形貌对光催化活性的影响。对几个影响因素进行综合分析,得出以下结论:(1)晶相比例的影响最大;(2)其中以70%锐钛矿相,30%金红石相的样品光催化活性最佳;(3)具有一维结构的TiO2样品比只有零维结构的TiO2样品光催化活性更好。二氧化钛在纳米金改性之后发现,Au的存在对金红石型TiO2的紫外光催化活性起到增强的效果,而对锐钛矿型TiO2的紫外光催化活性起到减弱的效果。乙醇表面改性过程中,将制得的纯锐钛矿相TiO2用乙醇进行洗涤,并一起加热搅拌,使TiO2能充分分散在乙醇中。在之后的加热过程中通过调节温度与时间,通过Ti-Ti自组装达到了改性的目的,获得的样品表面具有较高的钛氧比,以减小能带间隙,使所得的TiO2具有显著的可见光催化活性。