光催化剂论文纳米催化剂论文 液相法制备纳米TIO2光催化剂的研究进展[精品专业论文].doc

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液相法制备纳米TiO2光催化剂的研究进展
[摘要]论述不同的液相法制各纳米二氧化钛的过程,并且分析不同制备方法的优缺点、以及许多影响样品的粒径大小和分散性、结晶度和纯度等性质的因素(原料、水解方法、沉淀剂、元素掺杂、反应温度和压力、焙烧温度等);并且论述不同的方法的操作条件和复杂程度以及工业化应用前景。
[关键词]纳米二氧化钛粉体液相法制备
一、前言
纳米TiO2一般有三种晶体结构类型:板钛型、锐钛型和金红石型:纳米TiO2具有表面活性大,光催化、吸收性能好,分散性好,悬浮液稳定等优点,因此在环境保护、光电材料等方面具有广泛的应用前景。
液相法制各纳米TiO2具有其他的制备方法所不具有的优点:合成温度低、所得样品的粒径较小、连续性强、易操作和设备简单、成本低、反应时间短等;目前实验室和工业上广泛应用的液相法制备纳米TiO2粉体。纳米TiO2颗粒的粒度分布和均匀性、形貌、几何形态、分散性对于其光催化活性影响较大,分析不同的制各纳米粉体的液相法优缺点以及提出新的可能的研究领域是很有必要的。
二、液相法制备纳米二氧化钛
液相法是目前研究最广泛的制各纳米TiO2的方法:它又一般分为沉淀法、水热法、W/O微乳液法、溶胶一凝胶法等几种方法:它一般以TiCl4、Ti(SO4)2、钛的醇盐等为原料水解生成TiO2水合物,经干燥、高温焙烧后得到纳米二氧化钛粉体。同时纳米TiO2粉体在制备的过程中也存在一些缺点:反应器局部存在浓度和温度不均匀、粉体颗粒易发生团聚现象、难分离、成本高,以及某些表面湿润性、光性和反应特性较差。
(一)沉淀法制备纳米二氧化钛粉体
沉淀法是制各纳米TiO2的一种简便方法,一般以无机钛盐和有机钛盐为原料,向反应体系中加入沉淀剂(如(NH4)2CO3、NH4OH)后,于一定温度下使溶液发生水解,形成不溶性的氢氧化钛,将生成的TiO(OH)2沉淀物过滤、洗涤、干燥,然后,经高温煅烧即可得到所需要的TiO2粉体。
沉淀法制备纳米二氧化钛粉体的优点是工艺简单、可实现反应物在分子和原子水平上的均匀混合、易设定反应条件、可以控制所得产品的纯度和相组成、所得粉体性能稳定等等。改变纳米粉体制各过程中的某些环节对于缩短制各时间、提高样品的纯度和粒径的均匀性、实现样品颗粒的改性等方面具有重要的意义:张凌云等采用反萃沉淀法制各了纳米TiO2的前驱体:反萃沉淀法制各的纳米TiO2的最佳煅烧温度为350℃,此时样品已结晶完好,并且随着氨水浓度的降低,催化剂的晶粒粒径和颗粒粒度减小;同时乙醇助剂浓度越高有利于生成更小的催化剂颗粒。张美红等以尿素为均相沉淀剂和使用TIC14、SnC14作为原料,采用微波加热、均相沉淀法合成出了一系列sn掺杂纳米TiO2介孔材料:样品的颗粒为平均粒径20hm的球体:XRD分析表明反应前驱体为非晶态,400℃以上转变为锐钛矿结构。均匀沉淀法制各纳米TiO2的过程中沉淀剂离子是通过化学反应均匀缓慢生成的,沉淀的生成速度均匀,并且可以获得的粒度均匀、致密、性能优良的纳米粒子。沉淀法在制各粉体的实际操纵过程中也会遇到一些问题:直接沉淀法制备粉体的过程中容易引入杂质:共沉淀法控制各个工序的工艺参数的过程比较复杂;均匀沉淀法作为工业化前景最好的一种制备方法,但是必须通过液固分离才能得到沉