納米TiO2復(fù)合物的制備及性質(zhì)研究.pdf

1、近年來,有機(jī)-無機(jī)納米復(fù)合材料以其獨(dú)特的光學(xué)、電學(xué)、催化性能和廣泛的應(yīng)用受到人們的關(guān)注,成為納米材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
　　眾所周知,納米 TiO2能分解鹵代烴、酚類以及空氣中的甲醛、丙酮等有機(jī)污染物為二氧化碳和水。因此,納米 TiO2在水質(zhì)凈化、大氣污染治理、太陽能利用、自清潔等方面具有寬廣的應(yīng)用前景。然而,純納米TiO2在實(shí)際應(yīng)用中存在一些缺陷,如純TiO2帶隙較寬,吸收僅限于紫外光區(qū)。因此,純TiO2一般只能利用紫外線進(jìn)行光分

2、解,而且分解效果差,光能利用率低。為了克服單一材料的局限性,獲得各種特殊性能的新材料,人們越來越多地借助于復(fù)合技術(shù)。新型納米 TiO2復(fù)合材料,能夠提高光催化效率,并將可利用的光譜范圍由紫外增至可見光區(qū),更有效地利用太陽光進(jìn)行環(huán)境污染治理或太陽能電池等方面。
　　本論文采用改進(jìn)的溶膠-凝膠法,以鈦酸四丁脂為基本原材料制備了納米TiO2及其不同復(fù)合物,采用電子透射電鏡(TEM)、高分辨透射電鏡(HRTEM)、掃描電鏡(SEM)、X射

3、線衍射儀(XRD)、光電子能譜(XPS)、熱重及差熱分析儀(TG/DSC)、紫外-可見光光譜儀(UV-Vis)等儀器對產(chǎn)物進(jìn)行了表征,對產(chǎn)物的形成機(jī)理進(jìn)行了討論。并研究了產(chǎn)物的電化學(xué)性質(zhì)、電致發(fā)光行為和光催化性質(zhì)。主要研究內(nèi)容如下:
　　1.納米TiO2/粉煤灰復(fù)合物的制備及光催化性質(zhì)
　　在前人工作的基礎(chǔ)上,分別對粉煤灰進(jìn)行改性處理,即高溫處理、堿處理和酸處理,研究改性后粉煤灰的性質(zhì)。并采用溶膠-凝膠法,改進(jìn)實(shí)驗(yàn)條件,采用

4、高溫晶化法制得了納米TiO2/粉煤灰復(fù)合物。所得產(chǎn)物分別用SEM、XRD、TG、UV-Vis和IR進(jìn)行了測試分析。光催化實(shí)驗(yàn)表明,粉煤灰的復(fù)合提高了純 TiO2的光催化活性,對該催化機(jī)理進(jìn)行了初步探討。除磷實(shí)驗(yàn)表明,產(chǎn)物對水中磷有較好的去除效果。
　　2.納米TiO2/活性炭復(fù)合物的制備及光催化性質(zhì)
　　采用溶膠-凝膠法制備了納米 TiO2/活性炭復(fù)合物。實(shí)驗(yàn)中,首先將活性炭粉末直接加入到鈦酸四丁酯(C16H36O4Ti)和

5、無水乙醇(C2H6O)的混合溶膠中,快速攪拌,形成黑色溶膠。然后將形成的黑色凝膠陳化、干燥、煅燒,即得到納米TiO2/活性炭復(fù)合物。通過TEM、XRD、UV-vis等手段對產(chǎn)物進(jìn)行了分析和表征。光催化實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:納米 TiO2/活性炭復(fù)合物對所研究的有機(jī)物有較好的吸附降解及光催化活性。
　　3.納米TiO2/Sb2O3復(fù)合物的制備及光電性質(zhì)
　　制備中,首先將Sb2O3直接溶解在鹽酸中,然后將此溶液加入到鈦酸四丁酯(C16