基于TiO-,2-納米晶低溫生長(zhǎng)的Ag-TiO-,2-光催化材料制備.pdf

1、TiO2因其優(yōu)異的光催化活性、良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性以及安全無(wú)毒等特點(diǎn)，一直以來(lái)都是光催化領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。然而單一TiO2存在著光響應(yīng)范圍窄、量子產(chǎn)率低等不足，嚴(yán)重限制了TiO2光催化劑的廣泛應(yīng)用。通過(guò)Ag與TiO2復(fù)合是提高TiO2光催化活性的有效途徑之一，而且還可利用兩者間的協(xié)同效應(yīng)獲得良好抗菌能力，因此受到了研究人員的普遍關(guān)注。本文基于TiO2納米晶的低溫生長(zhǎng)技術(shù)，分別合成了銳鈦礦型TiO2溶膠和大粒徑銳鈦礦型TiO2介孔球，

2、并通過(guò)在溶膠中引入銀離子以及液相條件下銀離子原位還原等方法，制備出薄膜型和多孔大顆粒型兩類具有較好光催化及抗菌綜合性能的Ag-TiO2光催化材料，有效解決了納米粉體型催化材料易團(tuán)聚、難回收等應(yīng)用問(wèn)題。論文的主要工作包括以下幾個(gè)方面：
　　 (1)Ag-TiO2結(jié)晶薄膜的制備及性能研究
　　 采用溶膠-凝膠方法，對(duì)鈦酸丁酯的水解.聚合過(guò)程進(jìn)行控制，制備了銳鈦礦型TiO2納米晶溶膠，并在該溶膠體系中引入銀離子。復(fù)合溶膠涂膜后

3、，經(jīng)熱處理獲得銳鈦礦型摻銀TiO2復(fù)合薄膜?？疾炝藷崽幚頊囟?、摻銀濃度等因素對(duì)薄膜結(jié)構(gòu)及性能的影響。研究表明：隨熱處理溫度的升高，TiO2結(jié)晶度提高，并在500℃逐漸由銳鈦礦型向金紅石型轉(zhuǎn)變，而Ag粒子在高溫下則會(huì)發(fā)生團(tuán)聚，以單質(zhì)形式存在；當(dāng)熱處理溫度為250℃時(shí)，復(fù)合薄膜具有較好的光催化活性；隨著摻銀量的提高，復(fù)合膜的光催化活性先增大后減小，在摻銀量為5.0 at％時(shí)，復(fù)合薄膜的光催化和抗菌等綜合性能達(dá)到最優(yōu)。
　　 (2)粒

4、徑可調(diào)的銳鈦礦型TiO2介孔球的低溫制備研究
　　 以乙二醇螯合鈦酸丁酯作為前軀體，使其在含少量水(0.3～2.0％)的丙酮溶液中均勻形核、長(zhǎng)大，合成單分散的無(wú)定形乙二醇鈦先驅(qū)體球。在常壓條件下，對(duì)該先驅(qū)體球進(jìn)行熱水回流處理，制備出銳鈦礦型TiO2介孔球，并對(duì)制備機(jī)理進(jìn)行了探討。研究表明：通過(guò)調(diào)節(jié)前軀體的濃度可以將乙二醇鈦球的粒徑控制在200 nm～500 nm之間；在熱水處理初期，無(wú)定形球表面開(kāi)始變得粗糙并同時(shí)進(jìn)行結(jié)晶，隨著回

5、流時(shí)間的延長(zhǎng)，多孔結(jié)構(gòu)從球體表面逐漸深入到內(nèi)部，結(jié)晶度不斷提高，但粒徑變化不大，因此可以選用不同粒徑的先驅(qū)體以實(shí)現(xiàn)對(duì)介孔球粒徑的控制；400 nm先驅(qū)體球經(jīng)回流6 h后，獲得由銳鈦礦型納米晶(<15 nm)組成的TiO2介孔球(平均孔徑為8.31 nm，比表面積為194.91 m2/g)；與P25粉相比，該介孔球具有較高的吸附性能和光催化活性。乙二醇鈦先驅(qū)體球原位水解-聚合反應(yīng)過(guò)程中的Ostwald熟化以及表面能效應(yīng)是TiO2介孔結(jié)構(gòu)和

6、納米晶形成的主要機(jī)制。
　　 (3)大粒徑載銀TiO2介孔球的制備及性能研究
　　 以粒徑為400 nm的TiO2介孔球?yàn)檩d體，分別采用光催化和原位化學(xué)還原法在其表面沉積Ag納米顆粒，并考察了載銀對(duì)材料結(jié)構(gòu)與性能的影響。研究表明：負(fù)載的銀以單質(zhì)形式存在，不同載銀量對(duì)TiO2結(jié)晶度有一定的影響，隨負(fù)載量的增加，銀粒子的平均粒徑逐漸增大；所制備的Ag-TiO2介孔球普遍具有較好的吸附能力，但對(duì)于化學(xué)還原法制備的具有較高載銀量