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当前工业生产和现代化生活造成的能源和环保问题逐渐引起政府和民众的高度重视,科研人员正在对相关的技术全力开展研究。其中,可以利用太阳光降解有机物的半导体催化剂,因其在能源和环保方面的重要性,在过去几年中成为研究的热点。半导体催化剂中的二氧化钛因为其较高的光催化活性、良好的化学稳定性和热稳定性、无二次污染、无刺激性、安全无毒、方便易得等特点,成为当前最具有开发前景的绿色环保催化剂之一。 研究人员已能够通过各种方法制备出二氧化钛粉体和薄膜,并采用掺杂、复合等手段拓展其光线利用范围,提高其光催化效率。目前TiO2的湿化学制备方法中,普遍使用抑止水解的手段使前驱体不完全水解,生成有机中间产物,所以都需要高温处理,促使有机中间产物转化为无机物,并获得具有光催化性能的锐钛矿晶型;但高温处理限制了二氧化钛的应用,无法用于难以加热或不耐高温的领域。另外,通过掺杂、复合等手段改性后的TiO2对光线利用范围仍然较窄,只能拓展到部分可见光,影响对太阳光的充分利用;载流子的量子产率也较低,限制了光催化效果的发挥。 本文在低温下以溶胶-凝胶法制备含有锐钛矿晶体、具有宽光谱激发能力的TiO2溶胶,并对其结构和性能进行了深入分析。主要工作包括以下几个方面: 1、锐钛矿溶胶的低温制备研究 通过配方设计和工艺控制,探索出一种溶胶-凝胶法低温制备锐钛矿溶胶的新体系和新工艺。设计出钛酸丁酯、水、无水乙醇、盐酸（摩尔比1:185-200:10-16:0.1-0.3）的新体系和相应的工艺控制,调控前驱体的水解过程,使钛酸丁酯充分水解,生成的无机产物在液相中原位自生长,形成锐钛矿晶体,在低温下（30-70℃）合成了具备光催化活性和宽光谱激发能力的锐钛矿溶胶,从而避免了常见研究中的高温热处理。 2、锐钛矿溶胶制备的控制因素研究 通过研究配方和工艺上各因素对溶胶制备、结构和性能的影响,获得了锐钛矿溶胶制备、结构和性能的控制规律。研究发现,溶胶中的锐钛矿晶体以“聚集-长成”规律原位生长而成,具有非标准的[TiO6]八面体结构。水的用量和滴加