完全分散銳鈦礦相二氧化鈦納米顆粒的制備及表征.pdf

1、TiO2納米顆粒作為一種光催化材料，因其穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)、較為廉價(jià)的成本、無(wú)毒無(wú)害且對(duì)紫外光吸收能力較好的特點(diǎn)，在治理環(huán)境污染方面持續(xù)獲得科研工作者的關(guān)注。TiO2具有金紅石(rutile,r-TiO2)、銳鈦礦(anatase,a-TiO2)和板鈦礦(brookite,b-TiO2)三種主要晶型，其中，a-TiO2由于具有合適的能隙，廣泛應(yīng)用在催化領(lǐng)域。大量研究表明，提高a-TiO2納米顆粒光催化性能的主要途徑為：結(jié)構(gòu)控制、貴金屬沉積、

2、摻雜改性及半導(dǎo)體復(fù)合，但近幾年通過(guò)合成具有高比表面積的TiO2材料的方式改善光催化性能的研究鮮有報(bào)道。這主要是因?yàn)門(mén)iO2納米顆粒的晶體結(jié)構(gòu)、顆粒尺寸與顆粒分散性等均是影響其性能的重要因素。而目前團(tuán)聚是制備TiO2納米顆粒難以避免的問(wèn)題。隨著顆粒分散技術(shù)的興起，改善顆粒分散性的有效途徑是利用物理和化學(xué)方法使顆粒在液相介質(zhì)中重新分散。雖然以機(jī)械攪拌分散法解團(tuán)聚，分散劑分散法保持穩(wěn)定的方式可以獲得較好的分散效果，但分散劑的使用在增加成本的同

3、時(shí)引起產(chǎn)率的下降。因此，開(kāi)發(fā)一種能將不同硬團(tuán)聚程度a-TiO2納米顆粒完全分散的低成本、易操作的分散方法，對(duì)于提升純a-TiO2的光催化性能有重要意義。
　　本工作設(shè)計(jì)水熱/煅燒-腐蝕的方法，這是腐蝕分散法在TiO2納米顆粒制備領(lǐng)域的首次嘗試。利用金屬醇鹽水解法獲得a-TiO2納米顆粒，但產(chǎn)物有不同程度的硬團(tuán)聚。為了解決團(tuán)聚問(wèn)題，腐蝕法被用來(lái)分散已團(tuán)聚的a-TiO2顆粒。將鈦酸丁酯水解后經(jīng)140℃水熱保溫10h的硬團(tuán)聚樣品與異丙醇

4、鈦水解后經(jīng)450℃煅燒2h的嚴(yán)重硬團(tuán)聚樣品分別置于100℃的HCl中腐蝕72h，獲得平均顆粒尺寸為4.6nm和7.8nm，顆粒尺寸分布在1-12nm和3-13nm之間的具有完全分散形貌的a-TiO2納米顆粒。為了檢驗(yàn)腐蝕分散后的a-TiO2納米顆粒的光催化活性，以不同分散程度的4.6nm、7.8nm顆粒作為催化劑，經(jīng)120min的紫外光照催化降解羅丹明B。催化實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，完全分散的納米顆粒的催化速率常數(shù)分別為18.50×10-3min