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介孔二氧化钛材料的制备及其光催化性能研究

张志荣  
【摘要】:二氧化钛是一种重要的无机功能材料,有着其独特的物理和化学性能。近年来,二氧化钛在太阳能电池,锂离子电池,气体传感器,功能陶瓷,催化剂,吸附等领域有着广泛的应用前景,引起人们的关注。研究表明,二氧化钛作为光催化剂,在被用来净化空气,降解有机物,治理水污染等方面,有着很好的作用,是近些年功能材料研究的一个重点。 对于二氧化钛来说,其光催化效率是影响二氧化钛应用的一个重要因素。因此,如何提高二氧化钛的光催化活性,是二氧化钛研究的一个重要课题。研究表明,提高二氧化钛的光催化活性的方法主要包括:(1)掺杂;(2)添加光敏化剂;(3)载负稀土元素;(4)冲击波活化;(5)增加二氧化钛的比表面积。 其中,增加二氧化钛的比表面积能提高其光催化性,是由于大的比表面积增加了二氧化钛分子与吸附物质的接触面积,从而,在光的照射下有更多的吸附分子与二氧化钛作用。而通过增加二氧化钛的比表面积来提高其光催化性,主要有两种途径:一是制备得到尺寸小的二氧化钛颗粒,颗粒尺寸越小,其比表面积越大,这一途径主要以Degussa公司生产的P25型商业二氧化钛粉应用最为广泛,其比表面积为50(±15)m2/g;二是通过制备介孔二氧化钛材料,由于颗粒内部介孔的存在,二氧化钛的比表面积增大,其光催化性能也得到很大的提高。 在调研国内外对于二氧化钛作为光催化材料的进展后,我们将通过制备介孔材料来获得高比表面积的二氧化钛颗粒,进而提高二氧化钛的光催化活性作为本论文的研究内容。本论文通过水热法制备二氧化钛介孔材料,研究了不同的Ti4+浓度配比和不同热处理温度对介孔二氧化钛材料形貌和结晶性的影响,并考察了样品的光催化活性。 本论文分为两个部分: 第一部分,以硫酸钛为钛源,通过水热法制备介孔二氧化钛材料,通过x射线衍射,扫描电子显微镜等分析了不同钛离子浓度和热处理温度对介孔材料形貌和结构的影响,并通过氮气吸附-脱附等温线,紫外-可见吸收光谱等表征了样品。 第二部分,通过对甲基橙溶液的降解实验,分析了制备的介孔二氧化钛材料的光催化活性,并对其光催化活性进行了评价。


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