不同形貌TiO2的制備、表征及其性能研究.pdf

1、作為一種重要的寬帶隙半導(dǎo)體,二氧化鈦納米材料在光催化、氣體傳感器、太陽能電池等許多研究領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。近年來,科研工作者在二氧化鈦納米材料的制備和應(yīng)用方面開展了大量的研究工作。研究表明二氧化鈦納米材料的性質(zhì)不僅與其物相結(jié)構(gòu)和顆粒大小有關(guān),而且與其形貌和微觀結(jié)構(gòu)密不可分,對(duì)其進(jìn)行可控合成并開發(fā)出更優(yōu)異的性能具有深遠(yuǎn)的意義。碳納米管擁有極大的比表面積,極高的化學(xué)穩(wěn)定性,納米級(jí)中空管腔結(jié)構(gòu),優(yōu)良的電子導(dǎo)體和吸附性能,故將其引入到二氧化鈦光

2、催化劑中,降低電子與空穴的復(fù)合幾率,提高催化效率和對(duì)可見光的吸收性能,開發(fā)利用太陽能資源,成為世界范圍內(nèi)的研究熱點(diǎn)。經(jīng)過詳細(xì)研究表明,認(rèn)為是碳納米管和二氧化鈦之間的協(xié)同效應(yīng)促使二氧化鈦的光生電子轉(zhuǎn)移到碳納米管上,延長了光生電子-空穴對(duì)的壽命,同時(shí)還使該復(fù)合催化劑有可見光吸收能力。本文主要內(nèi)容:
　　(1)采用水熱法,以鈦粉為鈦源,制備了具有三維花狀納米結(jié)構(gòu)的TiO2,考察了制備工藝對(duì)三維花狀納米結(jié)構(gòu)的TiO2形貌的影響,確定了其工

3、藝條件為:水熱溫度為150℃,水熱時(shí)間為5h,過氧化氫(30％)和NaOH(10mol)的體積比為1:3,可以得到三維花狀TiO2。利用掃描電子顯微鏡、透射電鏡、紫外可見光譜、XRD和EDS等對(duì)所制備的二氧化鈦材料進(jìn)行表征測(cè)試。每個(gè)花狀結(jié)構(gòu)直徑大約是4μm,單個(gè)花瓣的直徑在1μm左右,單個(gè)花瓣的厚度大約10nm。三維花狀納米結(jié)構(gòu)TiO2處理模擬廢水的能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通顆粒狀的TiO2,相同條件下反應(yīng)2h后,提高了大約30％。
　　(

4、2)以草酸鈦鉀為鈦源,調(diào)節(jié)水熱溫度、水熱時(shí)間、反應(yīng)物濃度、鹽酸加入量,制備了具有“榴蓮狀”中空微球結(jié)構(gòu)的TiO2,粒徑大小在微米級(jí),微球的組成單元在納米級(jí)。制得的“榴蓮狀”中空微球TiO2在未煅燒的情況下晶型不完整,經(jīng)過400℃煅燒后為銳鈦礦型,600℃煅燒后為混晶結(jié)構(gòu),800℃煅燒后轉(zhuǎn)變?yōu)榻鸺t石相結(jié)構(gòu),“榴蓮狀”中空微球TiO2具有大量的孔結(jié)構(gòu)和大的比表面積,使得“榴蓮狀”中空微球TiO2既具有強(qiáng)的吸附性能,又具有優(yōu)良的光催化性能,6

5、00℃煅燒后為混晶結(jié)構(gòu)去除羅丹明染料廢水的能力優(yōu)于400℃煅燒后為銳鈦礦型的TiO2。
　　(3)選擇制備“榴蓮狀”中空結(jié)構(gòu)TiO2的最佳工藝條件,制備復(fù)合不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)碳納米管的CNTs/TiO2樣品,采用浸漬法制備Ag/CNTs/TiO2樣品,利用掃描電子顯微鏡、紫外-可見漫反射光譜、XRD和EDS等對(duì)所制備的二氧化鈦材料進(jìn)行表征測(cè)試,制備的樣品仍然為“榴蓮狀”中空結(jié)構(gòu),碳納米管的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15％時(shí),去除羅丹明B廢水的能力最優(yōu),