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)定的化學性質(zhì)、較為廉價的成本、無毒無害且對紫外光吸收能力較好的特點，在治理環(huán)境污染方面持續(xù)獲得科研工作者的關注。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，廣泛應用在催化領域。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：結構控制、貴金屬沉積、

2、摻雜改性及半導體復合，但近幾年通過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道。這主要是因為TiO2納米顆粒的晶體結構、顆粒尺寸與顆粒分散性等均是影響其性能的重要因素。而目前團聚是制備TiO2納米顆粒難以避免的問題。隨著顆粒分散技術的興起，改善顆粒分散性的有效途徑是利用物理和化學方法使顆粒在液相介質(zhì)中重新分散。雖然以機械攪拌分散法解團聚，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、時引起產(chǎn)率的下降。因此，開發(fā)一種能將不同硬團聚程度a-TiO2納米顆粒完全分散的低成本、易操作的分散方法，對于提升純a-TiO2的光催化性能有重要意義。
　　本工作設計水熱/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聚。為了解決團聚問題，腐蝕法被用來分散已團聚的a-TiO2顆粒。將鈦酸丁酯水解后經(jīng)140℃水熱保溫10h的硬團聚樣品與異丙醇

4、鈦水解后經(jīng)450℃煅燒2h的嚴重硬團聚樣品分別置于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。催化實驗結果表明，完全分散的納米顆粒的催化速率常數(shù)分別為18.50×10-3min