(001)面暴露的二氧化鈦光催化材料的微結(jié)構(gòu)調(diào)控與性能研究.pdf

1、本論文采用溶劑熱法，選用氫氟酸為晶面生長控制劑，分別合成了(001)面暴露的片狀、楊桃狀、六棱柱狀等一系列不同形貌的TiO2，探究了上述不同形貌TiO2的生長機理及形貌影響因素，并對所合成的樣品進行了光催化降解甲基橙性能測試以及影響性能因素的分析。本文的具體研究如下:
　　1.(001)面暴露的銳鈦礦TiO2納米片的制備及光催化性能研究。本部分采用鈦酸四丁酯為鈦源，氫氟酸為晶面生長控制劑，醇為溶劑合成了(001)面暴露的銳鈦礦Ti

2、O2納米片。通過選用不同的醇為溶劑，探究了不同的醇為反應(yīng)介質(zhì)時對(001)面暴露的TiO2納米片形貌及其性能的影響。結(jié)果表明，在甲醇溶劑條件下得到的樣品為無規(guī)則的形貌，在乙醇、異丙醇及正丁醇溶劑中得到的均為(001)面暴露的片狀形貌，其中在乙醇溶劑條件下所得納米片的尺寸最小。不同溶劑條件下所得的樣品表現(xiàn)出光催化性能的差異，其中乙醇溶劑條件下所得樣品由于其具有較大的比表面積及合適的(001)暴露比而表現(xiàn)出最佳的光催化效果。
　　2.

3、楊桃狀TiO2的制備及其光催化性能研究。本部分選用辛醇為溶劑，采用溶劑熱法合成了由(001)面暴露的納米片組裝而成的楊桃狀TiO2。通過時間依賴實驗對楊桃狀TiO2的生長過程進行了探究，結(jié)果表明楊桃狀TiO2的形貌演變過程為成核、生長、溶解再結(jié)晶和進一步生長;并探究了氫氟酸的量與反應(yīng)溫度對楊桃狀TiO2形貌的影響，結(jié)果表明，在其他實驗條件不變的條件下，氫氟酸的刻蝕作用是楊桃狀TiO2合成的關(guān)鍵，氫氟酸的濃度較高時，對楊桃狀TiO2的刻蝕

4、程度越大，氫氟酸濃度低，對TiO2的刻蝕程度較小，不足以發(fā)育成由(001)面暴露的納米片組裝的楊桃狀TiO2;反應(yīng)溫度對楊桃狀TiO2的形成也十分重要，當溫度低于160℃時，得到的楊桃狀TiO2發(fā)育不完全，當溫度高于160℃時，會有一些團聚的顆粒形成。不同反應(yīng)溫度下所得TiO2的光催化性能測試表明在160℃反應(yīng)溫度條件下所得到的樣品光催化性能最好。
　　3.通過前驅(qū)體HTiOF3分解制備六棱柱TiO2及其光催化活性與熱穩(wěn)定性的探究

5、。首先，通過溶劑熱法合成了HTiOF3前驅(qū)體，并對前驅(qū)體的反應(yīng)時間、反應(yīng)溫度、溶劑的量進行探究以調(diào)控合成六棱柱組裝的前驅(qū)體。然后將HTiOF3前驅(qū)體分別在不同溫度下煅燒，并對煅燒后的樣品形貌及物相演變進行了探究:在物相方面，當煅燒溫度為200℃時，樣品仍然保持了前驅(qū)體的物相成分，當煅燒溫度從200℃增加到300℃時，前驅(qū)體的物相由HTiOF3轉(zhuǎn)化為TiO2，當煅燒溫度增加至870℃時，仍然保持銳鈦礦相TiO2，當煅燒溫度為900℃時，出

6、現(xiàn)了金紅石相TiO2，由此可見，由前驅(qū)體HTiOF3分解得到的TiO2表現(xiàn)出了較高的熱穩(wěn)定性;在形貌方面，當煅燒溫度為200℃時，樣品保留了前驅(qū)體HTiOF3六棱柱的形貌，當煅燒溫度升高為550℃時，六棱柱暴露在外面的上表面破碎，使得里面的顆粒狀填充物暴露，形成多孔的結(jié)構(gòu)，當煅燒溫度至870℃時，多孔的六棱柱形貌被完全破壞，一些無定形的納米顆粒形成。最后，對不同煅燒溫度下所得樣品進行了光催化性能測試，其中煅燒溫度為550℃的樣品由于其多