瓊脂糖凝膠介質(zhì)中多孔TiO2和ZrO2的仿生合成及應(yīng)用研究.pdf

1、作為重要的無(wú)機(jī)半導(dǎo)體材料,多孔TiO2和ZrO2在光電和化學(xué)等方面性能優(yōu)異,具有活性高、穩(wěn)定性好、對(duì)人體無(wú)毒和成本低等優(yōu)點(diǎn),是材料科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。前期研究表明,具有多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的凝膠介質(zhì),不僅可以作為限制擴(kuò)散的反應(yīng)介質(zhì)調(diào)控晶體生長(zhǎng),凝膠纖維也會(huì)被包裹到晶體中去,從而合成出多孔材料。有鑒于此,本文研究了瓊脂糖凝膠介質(zhì)中多孔TiO2和ZrO2的仿生制備過(guò)程,利用SEM、TEM、XRD、TGA、BET和FTIR等手段對(duì)礦化樣品的形貌、結(jié)構(gòu)

2、和組成進(jìn)行了分析表征,考察了不同條件對(duì)多孔TiO2和ZrO2性質(zhì)的影響,并對(duì)合成的多孔TiO2的光催化性能進(jìn)行了評(píng)價(jià),對(duì)多孔ZrO2吸附氟離子的效果進(jìn)行了研究。
　　(1)利用廉價(jià)易得的(NH4)2TiF6和NaOH為原料,在瓊脂糖凝膠中成功制備出多孔TiO2。得到的多孔TiO2為邊長(zhǎng)500-700nm的空心立方體結(jié)構(gòu),是由直徑13.2nm左右的銳鈦礦相TiO2晶粒組成,并存在3.8nm左右的介孔結(jié)構(gòu);制備的多孔TiO2熱穩(wěn)定性較

3、高,在300-600℃煅燒溫度范圍內(nèi),樣品依然保持多孔和空心結(jié)構(gòu);通過(guò)改變反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)物比例和凝膠濃度,可調(diào)控反應(yīng)速率及成核速度,進(jìn)而調(diào)控TiO2粒子的尺寸和形貌;推測(cè)在形成準(zhǔn)立方狀多孔TiO2的過(guò)程中,首先形成了準(zhǔn)立方狀NH4TiOF3晶體,在瓊脂糖凝膠作用下會(huì)向銳鈦礦轉(zhuǎn)變,加熱過(guò)程中保留了原有結(jié)構(gòu),而除去凝膠纖維后便形成了多孔結(jié)構(gòu)。多孔TiO2在光催化降解亞甲基藍(lán)和石油煉制廢水的過(guò)程中,其光催化活性均好于P25的催化活性。

4、　　(2)將ZrOCl2與氨水制備氧化鋯的反應(yīng)體系引入到瓊脂糖凝膠介質(zhì)中,成功制備出了多孔ZrO2。制備的ZrO2為四方相,是由11.8nm左右的晶粒組成,還存在3.5nm和5.9nm左右的孔結(jié)構(gòu),瓊脂糖凝膠纖維起到了模板作用;通過(guò)改變反應(yīng)條件可以調(diào)節(jié)多孔ZrO2的孔結(jié)構(gòu)、比表面積等,增大瓊脂糖凝膠濃度或降低ZrOCl2的濃度可以增加孔徑大小及比表面積;在吸附氟離子時(shí),凝膠中制備的多孔ZrO2的吸附量較大,除氟效果較好;通過(guò)研究不同條件