(001)面暴露的二氧化鈦光催化材料的微結(jié)構(gòu)調(diào)控與性能研究.pdf

1、本論文采用溶劑熱法，選用氫氟酸為晶面生長(zhǎng)控制劑，分別合成了(001)面暴露的片狀、楊桃狀、六棱柱狀等一系列不同形貌的TiO2，探究了上述不同形貌TiO2的生長(zhǎng)機(jī)理及形貌影響因素，并對(duì)所合成的樣品進(jìn)行了光催化降解甲基橙性能測(cè)試以及影響性能因素的分析。本文的具體研究如下:
　　1.(001)面暴露的銳鈦礦TiO2納米片的制備及光催化性能研究。本部分采用鈦酸四丁酯為鈦源，氫氟酸為晶面生長(zhǎng)控制劑，醇為溶劑合成了(001)面暴露的銳鈦礦Ti

2、O2納米片。通過(guò)選用不同的醇為溶劑，探究了不同的醇為反應(yīng)介質(zhì)時(shí)對(duì)(001)面暴露的TiO2納米片形貌及其性能的影響。結(jié)果表明，在甲醇溶劑條件下得到的樣品為無(wú)規(guī)則的形貌，在乙醇、異丙醇及正丁醇溶劑中得到的均為(001)面暴露的片狀形貌，其中在乙醇溶劑條件下所得納米片的尺寸最小。不同溶劑條件下所得的樣品表現(xiàn)出光催化性能的差異，其中乙醇溶劑條件下所得樣品由于其具有較大的比表面積及合適的(001)暴露比而表現(xiàn)出最佳的光催化效果。
　　2.

3、楊桃狀TiO2的制備及其光催化性能研究。本部分選用辛醇為溶劑，采用溶劑熱法合成了由(001)面暴露的納米片組裝而成的楊桃狀TiO2。通過(guò)時(shí)間依賴實(shí)驗(yàn)對(duì)楊桃狀TiO2的生長(zhǎng)過(guò)程進(jìn)行了探究，結(jié)果表明楊桃狀TiO2的形貌演變過(guò)程為成核、生長(zhǎng)、溶解再結(jié)晶和進(jìn)一步生長(zhǎng);并探究了氫氟酸的量與反應(yīng)溫度對(duì)楊桃狀TiO2形貌的影響，結(jié)果表明，在其他實(shí)驗(yàn)條件不變的條件下，氫氟酸的刻蝕作用是楊桃狀TiO2合成的關(guān)鍵，氫氟酸的濃度較高時(shí)，對(duì)楊桃狀TiO2的刻蝕

4、程度越大，氫氟酸濃度低，對(duì)TiO2的刻蝕程度較小，不足以發(fā)育成由(001)面暴露的納米片組裝的楊桃狀TiO2;反應(yīng)溫度對(duì)楊桃狀TiO2的形成也十分重要，當(dāng)溫度低于160℃時(shí)，得到的楊桃狀TiO2發(fā)育不完全，當(dāng)溫度高于160℃時(shí)，會(huì)有一些團(tuán)聚的顆粒形成。不同反應(yīng)溫度下所得TiO2的光催化性能測(cè)試表明在160℃反應(yīng)溫度條件下所得到的樣品光催化性能最好。
　　3.通過(guò)前驅(qū)體HTiOF3分解制備六棱柱TiO2及其光催化活性與熱穩(wěn)定性的探究

5、。首先，通過(guò)溶劑熱法合成了HTiOF3前驅(qū)體，并對(duì)前驅(qū)體的反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度、溶劑的量進(jìn)行探究以調(diào)控合成六棱柱組裝的前驅(qū)體。然后將HTiOF3前驅(qū)體分別在不同溫度下煅燒，并對(duì)煅燒后的樣品形貌及物相演變進(jìn)行了探究:在物相方面，當(dāng)煅燒溫度為200℃時(shí)，樣品仍然保持了前驅(qū)體的物相成分，當(dāng)煅燒溫度從200℃增加到300℃時(shí)，前驅(qū)體的物相由HTiOF3轉(zhuǎn)化為TiO2，當(dāng)煅燒溫度增加至870℃時(shí)，仍然保持銳鈦礦相TiO2，當(dāng)煅燒溫度為900℃時(shí)，出

6、現(xiàn)了金紅石相TiO2，由此可見(jiàn)，由前驅(qū)體HTiOF3分解得到的TiO2表現(xiàn)出了較高的熱穩(wěn)定性;在形貌方面，當(dāng)煅燒溫度為200℃時(shí)，樣品保留了前驅(qū)體HTiOF3六棱柱的形貌，當(dāng)煅燒溫度升高為550℃時(shí)，六棱柱暴露在外面的上表面破碎，使得里面的顆粒狀填充物暴露，形成多孔的結(jié)構(gòu)，當(dāng)煅燒溫度至870℃時(shí)，多孔的六棱柱形貌被完全破壞，一些無(wú)定形的納米顆粒形成。最后，對(duì)不同煅燒溫度下所得樣品進(jìn)行了光催化性能測(cè)試，其中煅燒溫度為550℃的樣品由于其多