納米二氧化鈦光催化材料的合成及其改性研究.pdf

1、本研究論文主要包括綜述和實驗兩大部分。綜述部分主要論述了納米TiO<,2>的結(jié)構(gòu)特征、光催化機理、合成條件、改性方法以及應(yīng)用前景。實驗部分主要介紹了以四氯化鈦和氨水為原料，水合硝酸鐵為摻雜改性劑，無水乙醇為溶劑，分別利用沉淀法和共沉淀法合成純納米TiO<,2>及鐵摻雜改性納米Fe-TiO<,2>。在利用無水乙醇、十二烷基磺酸鈉及聚乙烯吡咯烷酮分散中間產(chǎn)物等處理手段的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)討論了反應(yīng)條件對產(chǎn)物晶型、形貌和粒子尺寸等的影響，探討了不同

2、條件下合成產(chǎn)物對紫外可見吸收光譜的影響和變化規(guī)律。 本論文的主要研究內(nèi)容為： 第二章：將四氯化鈦和不同質(zhì)量水合硝酸鐵加入到無水乙醇中，得到不同摩爾比鐵鈦溶液，氨水調(diào)節(jié)鐵鈦體系的pH值得到相應(yīng)組分的沉淀。沉淀在室溫下陳化，無水乙醇洗滌，干燥，得到鐵鈦干凝膠。鐵鈦干凝膠經(jīng)過煅燒得到納米Fe-TiO<,2>。相同條件下合成了純納米TiO<,2>。通過改變鐵摻雜量、煅燒溫度以及煅燒時間，考察了這些條件變化對產(chǎn)物晶型、形貌和紫外可

3、見吸收光譜的影響規(guī)律。實驗發(fā)現(xiàn)鐵鈦摩爾比為3.8％、800℃煅燒6 h得到的納米Fe-TiO<,2>為分散性較好的混晶球形顆粒。紫外可見吸收光譜研究表明相對于純納米TiO<,2>，該物質(zhì)的紫外可見吸收光譜發(fā)生最大紅移。 第三、四章：向四氯化鈦和不同質(zhì)量水合硝酸鐵混合的無水乙醇溶液中，分別加入一定量的十二烷基磺酸鈉和聚乙烯吡咯烷酮表面活性劑粉末，攪拌，氨水調(diào)節(jié)體系的pH值得到相應(yīng)組分的沉淀。將沉淀在室溫下陳化后用離子交換水洗滌并干

4、燥，得到了表面活性劑分散的鐵鈦干凝膠。表面活性劑分散的鐵鈦干凝膠經(jīng)過煅燒得到納米Fc-TiO<,2>。相同條件下合成了純納米TiO<,2>。通過改變鐵摻雜量、表面活性劑加入量、煅燒溫度以及煅燒時間考察了這些條件變化對產(chǎn)物晶型、形貌和紫外可見吸收光譜的影響。實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)聚乙烯吡咯烷酮的存在可以明顯促進產(chǎn)物的分散性，而十二烷基磺酸鈉對產(chǎn)物具有一定分散性，但是對產(chǎn)物的分散性促進不顯著。紫外可見吸收光譜研究表明相對于純納米TiO<,2>，鐵鈦摩

5、爾比為0.38％-3.8％，400℃煅燒3 h得到的納米Fe-TiO<,2>能使紫外可見吸收光譜發(fā)生最大紅移。 第五章：以銳鈦型純納米TiO<,2>為前驅(qū)物，將其加入到NaOH溶液中攪拌得到的懸濁液置于密閉壓力溶彈中水熱處理。通過改變NaOH溶液濃度、水熱溫度以及水熱時間考察了這些條件變化對水熱產(chǎn)物晶型以及紫外可見吸收光譜的影響。研究結(jié)果表明當NaOH溶液濃度為8 mol/L，水熱溫度150℃，水熱時間1d時所得產(chǎn)物帶隙能相對于

6、純TiO<,2>帶隙能明顯降低，但其在400 nm以后的可見光區(qū)吸收仍然微弱。水熱產(chǎn)物的形貌變化不能促進吸收帶的可見光化。 第六章：將四氯化鈦和水合硝酸鐵加入到無水乙醇中，得到鐵鈦摩爾比為37.9％的鐵鈦溶液，氨水調(diào)節(jié)鐵鈦體系的pH值得到相應(yīng)組分的沉淀。沉淀在不同溫度下煅燒結(jié)果表明，合成產(chǎn)物為含有雜相的Fe-TiO<,2>。通過改變煅燒溫度考察了溫度變化對產(chǎn)物晶型以及紫外可見吸收光譜的影響。雜相產(chǎn)物Fe-TiO<,2>的光譜吸收