以嵌段共聚物為模板制備介孔二氧化鈦.pdf

1、隨著石油、煤炭和天然氣等資源的減少、能源需求的不斷增加以及環(huán)境污染的加劇，能量轉(zhuǎn)換與儲(chǔ)存技術(shù)(如染料敏化太陽(yáng)能電池(DSCs)、燃料電池、鋰離子電池）和光催化降解有機(jī)污染物技術(shù)受到人們的高度重視并取得巨大進(jìn)展，但仍有許多科學(xué)問(wèn)題仍阻礙該類(lèi)技術(shù)需的發(fā)展。介孔二氧化鈦(TiO2)是較好的電極材料，其性能的好壞能夠決定太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率;納米級(jí)的二氧化鈦還能作為光催化劑，對(duì)有機(jī)污染物有優(yōu)異的催化降解效果。所以，研究TiO2納米材料的制備

2、方法以提高其性能已成為研究的熱點(diǎn)之一。本論文首先用TiCl4為原料，采用水熱法，經(jīng)過(guò)水解、沉淀、氧化、絡(luò)合以及回流結(jié)晶的過(guò)程制備了F摻雜的TiO2納米粒子(F-TiO2)。F摻雜的TiO2納米粒子表現(xiàn)出了優(yōu)異的光催化性能，并對(duì)合成TiO2納米粒子的各影響因素進(jìn)行了探究，得到了最佳的合成方案。其次，通過(guò)以嵌段共聚物F127為模板，鈦酸四異丙酯(TTIP)和TiCl4為無(wú)機(jī)前驅(qū)體，利用溶膠-凝膠法合成有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化TiO2薄膜，經(jīng)焙燒除去嵌

3、段共聚物，制備出介孔TiO2;同時(shí)以F摻雜的TiO2納米粒子與F127共組裝，制備出介孔TiO2納米材料。
　　(1)F摻雜TiO2納米粒子:以TiCl4為原料，首先水解制成溶膠-凝膠，在堿性條件下使其沉淀后，經(jīng)過(guò)濾重新分散到水中，通過(guò)H2O2氧化制成高鈦酸溶液，在NaF存在下回流結(jié)晶，得到F-TiO2棒狀納米粒子。在合成過(guò)程中不使用表面活性劑或封端劑。結(jié)果表明:NaF/TiCl4的摩爾比在銳鈦礦型F-TiO2納米粒子形態(tài)的形成中

4、起重要作用;F-離子能進(jìn)入TiO2的晶格，并在TiO2的表面吸附。制備的F-TiO2納米粒子，在UV和可見(jiàn)光照射下，都顯示出對(duì)亞甲基藍(lán)染料的高光催化活性，表明F-TiO2納米粒子是廢水處理中污染物亞甲基藍(lán)染料的有效光催化降解催化劑。同時(shí)探討了影響TiO2納米粒子形態(tài)和性能的其它因素，包括溫度、濃度以及其它鹵族元素，得出了最佳合成溫度為100℃，NaF/TiCl4的摩爾比為4/1。
　　(2)介孔TiO2的制備:以嵌段共聚物F127

5、在乙醇溶液中形成的膠束為模板，與TiO2的前驅(qū)體TTIP在濃HCl中緩慢水解或TiCl4在乙醇中形成的溶膠-凝膠為無(wú)機(jī)組分進(jìn)行共組裝，分別探究了F127/無(wú)機(jī)前驅(qū)體摩爾比、溶劑揮發(fā)速率、溶膠-凝膠的配置時(shí)間、膠體形成溫度、老化時(shí)間以及焙燒方式等因素，得出了F127/無(wú)機(jī)前驅(qū)體的最佳摩爾比，適當(dāng)?shù)厣呷芤旱臏囟燃皽p小溶劑的揮發(fā)速率，都有利于有序介孔TiO2的形成。同時(shí)以F摻雜的TiO2納米粒子與F127共組裝，制備介孔TiO2納米材料，得