纳米TiO<,2>晶型控制合成及负载型TiO<,2>光催化剂的制备与性能表征
本文以工业用偏钛酸、氨水以及各种无机酸为原料，得到了TiCl4，Ti(NO3)4和Ti(SO4)2溶液，分别以TiCl4，Ti(NO3)4和Ti(SO4)2溶液为前驱体，在低温和强酸性条件下，通过水解反应可控地合成了具有较高比表面积的金红石型、锐钛矿型和二者混合晶型的纳米TiO2粉体。研究了水解反应条件对产物晶型的影响规律，并探讨了晶型控制合成的反应机理。分别以SiO2/Al2O3复合氧化物和玻璃纤维为载体，采用液相化学沉积法和粉末烧结法合成SiO2/Al2O3复合氧化物负载TiO2和玻璃纤维负载TiO2的光催化剂。使用自制组装的固定床光催化反应器对两种负载型光催化剂进行了光催化降解NO气体活性的研究。采用XRD、TEM、XAFS及N2吸—脱附等分析技术对样品的化学结构、颗粒形貌、颗粒大小、晶相组成、局域结构、比表面积及孔分布等进行了表征。
结果表明，水解温度及酸的种类对产物晶型有较大影响，钛离子在有Cl-、NO3-存在的酸性溶液中水解，水解温度≤80℃，可以生成结晶良好的具有细小晶粒尺寸的金红石型纳米TiO2粉体，水解温度＞80℃，反而生成锐钛矿型TiO2。而在有SO42-存在的酸性溶液中，TiO2样品的晶相组成不随水解温度的变化而改变，均为锐钛矿型。通过低温水解方法合成的金红石型纳米TiO2粉体的比表面积达到210m2/g以上，远远高于传统煅烧方法制备的金红石型粉体的比表面积。
采用自制的固定床光催化反应器，考察了负载型光催化剂的光催化降解NO气体的能力，结果显示，在光催化反应初期，两种负载型催化剂的催化活性均达到88％以上，但是随着反应地进行，催化活性缓慢下降。这可能是由于反应过程中的副产物NO3-使部分表面的光催化剂表面的活性中心失活，导致光催化活性降低。
纳米材料;二氧化钛;晶型控制合成;光催化剂;负载型催化剂;催化活性
北京化工大学
硕士
材料学
杨儒
2006
中文
TQ426.6
64
2006-11-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）