納米TiO-,2-的制備方法與摻雜改性研究.pdf

1、本研究以改良溶膠-凝膠法和有機(jī)溶劑水熱結(jié)晶法制備納米級(jí)的TiO<,2>粒子，并通過(guò)金屬離子的摻雜改性提高其光催化活性。對(duì)制備的納米TiO<,2>用XRD、TG/DTG/DSC、BET、SEM及TEM等手段進(jìn)行了表征，以甲基橙的光降解效果評(píng)價(jià)其催化活性。首先，依據(jù)中心復(fù)合設(shè)計(jì)進(jìn)行試驗(yàn)，探討了改良溶膠一凝膠法制備TiO<,2>的過(guò)程中醋酸配比、攪拌速率、反應(yīng)時(shí)間及煅燒溫度4因素對(duì)其光催化活性的影響，獲得最佳的工藝參數(shù)為T=25℃，Stir=

2、400rpm，TNB∶EtOH∶AcOH=1∶4∶4，t=6h。所得TiO<,2>凝膠經(jīng)500℃煅燒后為銳鈦礦型(89％)和金紅石型(11％)的混晶，粒徑13.41nm，比表面積58．13m<'2>/g，具有較好的光催化活性。接著以鈦酸丁酯為前驅(qū)體、甲苯為溶劑，采用有機(jī)溶劑中的水熱結(jié)晶法制備高熱穩(wěn)定性的銳鈦礦型TiO<,2>。此法制備的TiO<,2>粒子在反應(yīng)結(jié)束時(shí)已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)殇J鈦礦型，具有良好的熱穩(wěn)定性和光催化活性。納米粒子經(jīng)550℃煅

3、燒后的粒徑為15.47nm，分布均勻，比表面積61.41m<'2>/g，即使在650℃煅燒后仍保持單一的銳鈦礦晶型。此外，采用改良溶膠一凝膠法研究了不同濃度金屬離子(Fe<'3+>、Eu<'3+>、Dy<'3+>、Nd<'3+>及Tb<'3+>)的摻雜對(duì)TiO<,2>光催化性能的影響。 結(jié)果表明，金屬離子摻雜的TiO<,2>粒徑減小、比表面積增大、且光催化活性得到了較大的提高，當(dāng)摻雜濃度為最佳摻雜量時(shí)光催化活性最佳。最后，用PL