介孔TiO2的模板法合成及結(jié)構(gòu)修飾研究.pdf

1、相對(duì)于硅基骨架介孔材料，金屬氧化物骨架的介孔材料合成中存在的困難較多，目前介孔TiO2的合成中存在著產(chǎn)物孔道有序性差、穩(wěn)定性不夠理想和難以得到晶態(tài)骨架的問題。本文通過使用不同的模板劑合成介孔TiO2，研究了產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)性質(zhì)及其影響因素以及適宜的模板劑脫除方式，并主要以骨架摻雜的方式對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行了結(jié)構(gòu)修飾，目的在于為合成孔道規(guī)則、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和具有實(shí)用性能的介孔TiO2材料提供新的有效途徑。
　　以非離子表面活性劑辛基酚聚氧乙烯醚（OP）為

2、模板、鈦酸四丁酯為鈦源采用水解沉淀法合成了介孔TiO2粉體。N2吸附-脫附測(cè)試表明產(chǎn)物是比表面積為241m2*g-1、孔容為0.40cm3*g-1、孔徑集中分布在3～6nm之間的介孔材料，紅外光譜證明在室溫下用水和乙醇洗滌抽濾水解沉淀物即可將模板劑完全脫除，這些結(jié)果表明OP是一種良好的造孔劑，且是一種很容易去除的模板劑。X-射線衍射結(jié)果顯示合成的產(chǎn)物原粉具有銳鈦礦骨架。對(duì)所得產(chǎn)物的光催化性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)，介孔TiO2對(duì)甲基橙的光催化降解活

3、性明顯優(yōu)于非孔TiO2材料。研究了焙燒對(duì)產(chǎn)物的晶型、孔結(jié)構(gòu)和光催化活性的影響。用Fe（III）對(duì)介孔TiO2進(jìn)行摻雜改性，摻雜Fe元素后的介孔材料光催化活性得到進(jìn)一步增強(qiáng)。
　　以陽離子表面活性劑十四烷基三甲基溴化銨為模板水熱法合成制備了有序孔道的介孔TiO2，通過Fe(III)嵌入骨架進(jìn)行結(jié)構(gòu)改性。表征結(jié)果顯示Fe摻雜可提高產(chǎn)物的孔道有序性和熱穩(wěn)定性。在350℃焙燒后，鐵摻雜的介孔TiO2仍保持較完好的有序介孔結(jié)構(gòu)，與純介孔Ti

4、O2相比孔徑分布更為集中，同時(shí)具有較大的比表面積（418m2*g-1）。
　　以高分子嵌段共聚物P123為模板采用室溫下水解沉淀法合成了介孔TiO2。小角XRD測(cè)試表明優(yōu)化合成條件后的產(chǎn)物為有序介孔結(jié)構(gòu)。用乙醇索式提取的方式可有效地去除P123模板，同時(shí)使孔道結(jié)構(gòu)更加規(guī)整。產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為墨水瓶狀孔道，比表面積為266.5m2*g-1，孔容為0.26cm3*g-1，最可幾孔徑為4.3nm。
　　以嵌段共聚物F127為模板分別

5、采用水解沉淀法和水熱法合成了介孔TiO2，對(duì)產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)性質(zhì)及形成的條件和機(jī)理進(jìn)行了研究。發(fā)現(xiàn)水解沉淀法難以合成出有序介孔TiO2材料。采用水熱法，選擇適當(dāng)?shù)墓に嚄l件能合成出晶態(tài)骨架結(jié)構(gòu)且孔道有序的介孔TiO2，重要的工藝參數(shù)包括模板劑與鈦源的物質(zhì)量的比、水熱反應(yīng)的溫度及加入的水量?；谇抖喂簿畚锏臏囟让舾行再|(zhì)，采用水熱法合成介孔TiO2時(shí)模板劑F127能從孔道內(nèi)自動(dòng)脫除。有序介孔形成機(jī)理為液晶模板機(jī)理。
　　對(duì)以F127為模板水熱

6、法合成的介孔TiO2用Ce(III)對(duì)骨架摻雜改性，研究了Ce元素對(duì)孔結(jié)構(gòu)規(guī)則性、熱穩(wěn)定性和水熱穩(wěn)定性以及骨架晶相的影響，結(jié)果表明摻雜Ce后產(chǎn)物比表面積增大，水熱穩(wěn)定性有一定程度提高，熱穩(wěn)定性顯著提高，并有助于獲得純銳鈦礦骨架的介孔TiO2。在摻雜Ce的基礎(chǔ)上采用浸漬法將Fe2O3負(fù)載于介孔TiO2孔道中。對(duì)于負(fù)載質(zhì)量百分比為2％～6%的體系，F(xiàn)e2O3在孔道表面處于高度分散狀態(tài)，負(fù)載后的材料為有序的介孔復(fù)合體。摻雜Ce及負(fù)載Fe2O3