TiO2纳米材料制备及其光催化活性研究.pdf

A Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements for the
Degree of Master of Engineering



Synthesis and Photocatalytic Activity of TiO2
Nano-materials



Candidate : Li Zhou
Major : Biomaterials and Tissue Engineering
Supervisor : Assoc. Prof. Lei Zhou




Huazhong University of Science and Technology
Wuhan, Hubei 430074, P. R. China
January, 2012
独创性声明

本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得
的研究成果。尽我所知,除文中已经标明引用的内容外,本论文不包含任何其他
个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集
体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

学位论文作者签名:
日期: 年月日



学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权
保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。
本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检
索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
保密□, 在年解密后适用本授权书。
本论文属于
不保密□。
(请在以上方框内打“√”)


学位论文作者签名: 指导教师签名:
日期: 年月日日期: 年月日
华中科技大学硕士学位论文
摘要
二氧化钛(TiO2)纳米材料是研究最多、应用最广的半导体材料之一,由于其
制备工艺简单、制备成本低廉,且具有稳定的化学性能、良好的生物相容性、独特
的光电特性,TiO2 纳米材料在科学技术方面的得到了广泛关注,比如光催化性能、
染料敏化太阳能电池、光致变色设备以及气敏传感器等。
介观晶体是一种新型的纳米结构材料,它是由晶格取向一致的纳米颗粒组成的。
由于介观晶体的高结晶性以及高孔隙率,TiO2 介观晶体具有较高的光催化活性。但
其形成过程复杂,反应难于控制,目前大多采用自下而上的方法自组装形成 TiO2 介
观晶体。基于此,我们利用一种新的两步法策略来制备 TiO2 介观晶体材料,并与用
相似方法得到的多晶材料进行比较。论文具体完成的工作如下:
(1)TiO2 多晶的制备及其光催化活性研究。用液相沉积法合成锐钛矿型 TiO2
多晶粉末,并通过不同温度煅烧得到一系列产物。实验表明:低温水解法得到的样
品于 75 °C 达到光催化活性最优,且随着温度的升高光催化活性先增大后下降;不同
温度煅烧的样品于 500 °C 光催化活性达到最高,随着煅烧温度的升高,光催化活性
先增大且于 500 °C 达到最优,但温度继续升高光催化活性反而会降低。总体来说,
煅烧后的 TiO2 多晶粉末光催化活性高于低温合成的产品。
(2)TiO2 介观晶体的制备及其光催化活性研究。我们利用拓扑反应将 NH4TiOF3
前驱体转化成 TiO2 介观晶体。该方法易于控制,所生成的表面被大量活性面占据。
实验表明,H3BO3 水解法系列产品的光催化活性随着合成温度的升高而增大,于 95 °C
光催化活性达到最高;高温煅烧系列样品在 700 oC 达到光催化活性最高,其光催化
活性已能与一种商业化的 TiO2 粉体(P25,Degussa)相媲美,其中高活性的{001}
面可能起到了很重要的作用。
关键词:TiO2 介观晶体多晶光催化亚甲基蓝

注:本课题受到国家自然科学基金项目(20901025 和 51172084)的资助
I
华中科技大学硕士学位论文
Abstract
TiO2 nano-material is one of the most widely investigated and used semiconductor
materials. Because of its low cost, simple preparation process, stable chemical properties,
excellent patibili