TiO2微球的調(diào)控合成與表征.pdf

1、TiO2具有良好的白度、消色力、遮蓋力等特點,在涂料、光催化劑、化纖、陶瓷、無機填料等有著廣泛的應用。將TiO2粉體制成球形,可提高TiO2粉體的流動性和分散性,改善其使用效果。基于鈦醇鹽水解、縮聚反應的溶膠.凝膠法是廣為采用的制備TiO2粉體的途徑。但鈦醇鹽極易水解,這為控制TiO2粉體的形貌、分散性等造成困難。如何控制鈦醇鹽的水解速度是制各球形TiO2的難點。采用非水性溶劑、反應活性較低的鈦源,或通過酯化反應產(chǎn)生的水來提供鈦醇鹽水解

2、所需要的水來降低鈦醇鹽的水解速度是制備二氧化鈦微球的可用手段。
　　 本文以鈦酸四丁酯和鈦酸異丙酯為鈦源,通過溶劑蒸發(fā)法制備了二氧化鈦微球。研究了醇種類、醇用量、水鈦比及電解質(zhì)對二氧化鈦微球的形成、形貌及晶相等的影響,采用掃描電鏡、X射線衍射、差熱.熱重分析等手段對二氧化鈦微球的形成、形貌與晶相進行了詳細研究,并對二氧化鈦微球的形成機理進行了初步探討。測定了所得二氧化鈦微球的光催化降解有機物的效果。組成不同的鈦酸四丁酯-乙醇-水

3、反應液經(jīng)攪拌、自然蒸發(fā)、干燥、煅燒可制得粒徑為0.5μm～1μm的銳鈦礦或金紅石型二氧化鈦微球。掃描電鏡觀察證實這些微球是由粒徑為幾十個納米的小顆粒自組裝而成。實驗結果顯示,隨著水鈦摩爾比的增加,微球的尺寸減小;當水鈦比由0.3增加至0.5時,微球的分散性有所提高,水鈦比超過0.8時,微球團聚嚴重。水鈦比為0.5時,醇用量對二氧化鈦微球的形成有重要影響。當醇水比為168和280時才有二氧化鈦微球形成。實驗還研究了上述反應體系中加入不同濃

4、度的Nacl溶液對二氧化鈦微球分散性的影響。結果表明,當Nacl溶液的濃度小于1mol/L時,有助于提高二氧化鈦的分散性,當Nacl溶液的濃度增加至4mol/L時,體系中沒有球形二氧化鈦微球生成。光催化實驗結果表明,分散性較好的二氧化鈦微球?qū)谆扔休^好的降解效果。
　　 本研究表明,醇種類對鈦酸異丙酯水解、縮聚制備二氧化鈦微球有顯著影響。甲醇和乙醇為溶劑時不能形成二氧化鈦微球,而在正丙醇和異丙醇中有少量二氧化鈦微球形成,但團聚

5、較嚴重:在正丁醇和正戊醇中生成的二氧化鈦微球的分散性較好。在異丙醇體系中,隨著水鈦比的增加,顆粒越來越小,當水鈦比增加至4時,體系中沒有成球;而醇用量的增加產(chǎn)生的效果正好相反。在正丁醇和正戊醇體系中適當增加水鈦比,有利于二氧化鈦微球的形成。隨著醇用量的增加,小粒徑球的數(shù)量逐漸增多。鈦酸異丙酯在丁醇體系中的水解產(chǎn)物隨著煅燒溫度的升高,結晶效果越來越好,經(jīng)歷了從無定型向銳鈦礦的轉變以及由銳鈦礦向金紅石的轉變。對比分析顯示,金紅石相二氧化鈦光