纳米二氧化钛的复合改性及其光催化性能的研究

【摘要】：纳米TiO2是重要的无机功能材料,它有着广泛的应用领域。但因为纳米TiO2粒子的比表面积很大,并且配位严重的不足,从而表现出超强的表面活性,使其很容易团聚在一起。未经过表面处理的纳米TiO2颗粒表面还具有亲水性,不能均匀地分散在有机基质中,大大降低了纳米TiO2的实际应用效果。 本文以纳米TiO2为原料,分别以甲基丙烯酸甲酯、硝酸镧作为改性剂,研究了纳米TiO2的单一改性和复合改性。通过亲油化度、表面羟基数和光催化性能的测定来表征纳米TiO2的改性效果。 对亲油化度的研究表明,复合改性对纳米TiO2亲油化度的增加效果最好。复合改性的较佳工艺条件为：甲基丙烯酸甲酯用量为纳米TiO2质量的44.1%,反应温度8.0℃,反应时间60min,硝酸镧用量为纳米TiO2质量的2.3%,热处理温度500℃,热处理时间5h。对表面羟基数的研究表明,复合改性剂的改性效果要好于单一改性剂的改性效果。复合改性的较佳工艺条件为：甲基丙烯酸甲酯用量为纳米TiO2质量的44.1%,反应温度80℃,反应时间60min,硝酸镧用量为纳米TiO2质量的2.3%,热处理温度500℃,热处理时间5h。对光催化性能的研究表明,复合改性的光催化性能要好于单一改性的光催化性能。复合改性的较佳工艺条件为：甲基丙烯酸甲酯用量为纳米TiO2质量的44.1%,反应温度80℃,反应时间60min,硝酸镧用量为纳米TiO2质量的2.3%,热处理温度500℃,热处理时间5h,光催化时间120min。 红外光谱测试表明,单一改性后纳米TiO2表面上部分羟基被有机基团所取代,并且进行复合改性后,有机基团仍然存在；SEM测试表明,改性后的纳米TiO2比改性前的纳米TiO2的团聚现象减弱,颗粒粒径分布均匀；XRD表明掺杂的镧离子已经进入纳米TiO2晶格中。