嵌段共聚物導(dǎo)向下介孔TiO-,2-的合成與表征.pdf

1、氧化鈦(TiO<,2>)是一種重要的化工材料，廣泛應(yīng)用于催化、光催化、顏料等領(lǐng)域。介孔氧化鈦具有高的比表面積和大的孔徑，能有效的進行主客體復(fù)合組裝，從而大幅提高主客體性能，可望成為新一代催化劑載體材料和綠色徹底消除環(huán)境污染的首選材料。 本論文以商品化的聚氧乙烯一聚氧丙烯三嵌段聚醚(PEO-PPO-PEO)為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，采用濕化學(xué)法制備出具有多種形貌的介孔TiO<,2>粉體，深入研究了制備條件對介孔結(jié)構(gòu)的影響，得到了最佳合成工藝，

2、探討了此類表面活性劑導(dǎo)向下的合成規(guī)律及形貌形成機理，并且考察了介孔TiO<,2>的的光催化、吸附和介電性能以及陽離子摻雜對性能的影響。 本論文研究了溶膠一凝膠法(Sol-gel)制各TiO<,2>過程中無機前驅(qū)體種類及濃度、表面活性劑種類及濃度、溶劑種類、抑制劑濃度及水的用量等對材料合成的影響。研究發(fā)現(xiàn)影響介孔材料結(jié)構(gòu)的最大的因素是表面活性劑的種類和濃度，得到了以P103(EO<,17>PO<,60>EO<,17>)、P123(

3、EO<,20>PO<,70>EO<,20>)、F127(EO<,106>PO<,70>EO<,106>)為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑制備介孔TiO<,2>的最佳配比。在此基礎(chǔ)上，我們采用改進的溶膠一凝膠法，以P123為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，制備了具有球形、假六方片狀、棒狀等不同形貌結(jié)構(gòu)的介孔TiO<,2>粉體，通過透射電鏡研究粉體形貌和采用偏光顯微分析液晶中間相，發(fā)現(xiàn)粉體微觀形貌和中間相具有光學(xué)上相同的拓撲結(jié)構(gòu)，并采用微相分離機制解釋了介孔形貌的形成過程。

4、 沉淀法在成本、效率和合成工藝上具有綜合優(yōu)勢，我們采用沉淀法，以P103為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，通過微波處理制備出具有介孔結(jié)構(gòu)的棒狀TiO<,2>粉體，TiO<,2>納米棒是由單顆粒定向組裝形成的，介孔源自顆粒組裝間隙和形成的類液晶結(jié)構(gòu)中間相的疏無機物區(qū)。微波處理對于保持介孔結(jié)構(gòu)和形成棒狀形貌起重要作用。 熱處理過程對介孔結(jié)構(gòu)的形成具有重要影響，實驗采用改進的Sol-gel法，以F127為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，采用混合Ti源，討論了不同的熱處理制

5、度對TiO<,2>粉體結(jié)構(gòu)的影響，研究發(fā)現(xiàn)較快的升溫速度有助于得到高的比表面積材料和介孔結(jié)構(gòu)的保持。 材料的微觀結(jié)構(gòu)決定形成介孔結(jié)構(gòu)的難易。論文對比了介孔TiO<,2>和介孔TiO<,2>的合成，通過引入占有體積分數(shù)這個概念考察了過渡金屬氧化物介孔材料合成困難的原因。研究表明容易得到玻璃態(tài)的物質(zhì)是容易制備出介孔結(jié)構(gòu)的，組成材料的最小基元的柔性是決定形成材料的維度，只有足夠柔性的基元才能得到多維多形態(tài)的材料。 性能是決定用

6、途的主要因素。通過對比介孔TiO<,2>和非介孔TiO<,2>的光催化性能我們得出結(jié)論，介孔TiO<,2>的光催化性能并不一定比非介孔TiO<,2>更好，只有適當細度的TiO<,2>才具有最佳光催化性能。介孔TiO<,2>相比非介孔TiO<,2>具有更大的比表面積，在N<,2>吸附過程中表現(xiàn)出更好的吸附性能，介孔材料的定壓吸附曲線具有和雷納德一瓊斯勢能曲線相似的形貌，可能被用于孔結(jié)構(gòu)的分析。電性能研究表明介孔TiO<,2>和非介孔TiO