晶相可控的纳米TiO2制备及性能研究

论文摘要

本论文以钛酸四丁酯为钛源,以高浓度盐酸溶液为反应介质,采用水热法制备了纯锐钛矿相、纯金红石相及锐钛矿与金红石混相纳米TiO2粉体。利用XRD、Raman、TEM及FT-IR等现代分析技术,考查了表面修饰剂、诱导温度和诱导时间等因素对纳米TiO2晶相结构的影响,并分析了不同反应条件下纳米TiO2晶体的生成机制。实验结果表明,表面修饰剂对晶相的控制起着至关重要的作用。DBS的苯磺基可与[TiO6]八面体相邻的羟基配体形成氢键或类脂键,限制水解产物形成的生长基元结构;诱导温度的变化可影响DBS在体系中的解离度,即影响苯磺基的浓度,从而影响生长基元的结构;通过调节诱导时间可以控制生成不同晶相晶核的数量及体系中游离Ti4+源的浓度,从而制得不同晶相的TiO2纳米晶。最终制得的TiO2纳米晶粒径小、晶化度高、分散性好,晶粒尺寸在4～15nm左右。以罗丹明B溶液作为目标降解物,考查了不同晶相TiO2纳米晶的光催化效能。实验结果表明金红石含量为20%的混晶样品光催化活性最高,优于P25 TiO2光催化剂。利用纯金红石相TiO2纳米晶自制的防晒霜紫外屏蔽效果及稳定性更好,优于市售的化学防晒及物理防晒商品,且具有无毒、不被吸收等优点。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 前言
• 2 的制备方法及其研究进展'>1.2 纳米TiO₂的制备方法及其研究进展
• 1.2.1 气相法
• 1.2.2 固相法
• 1.2.3 液相法
• 2 的表面改性'>1.3 纳米TiO₂的表面改性
• 2 的物理修饰'>1.3.1 纳米TiO₂的物理修饰
• 2 的化学修饰'>1.3.2 纳米TiO₂的化学修饰
• 1.4 晶体生长理论及其研究进展
• 1.4.1 晶体理论简述
• 2 粉体晶相控制研究进展'>1.4.2 国内外纳米TiO₂粉体晶相控制研究进展
• 2 材料的应用'>1.5 纳米TiO₂材料的应用
• 1.5.1 光催化性能的应用
• 1.5.2 紫外屏蔽特性的应用
• 1.6 本论文研究的主要内容
• 1.7 课题来源
• 第2章 实验材料与研究方法
• 2.1 实验试剂与仪器
• 2.1.1 实验试剂
• 2.1.2 实验仪器
• 2.2 材料表征
• 2.2.1 X 射线粉末衍射（XRD）分析
• 2.2.2 透射电镜（TEM）测试
• 2.2.3 拉曼光谱（Raman）分析
• 2.2.4 红外（IR）漫反射光谱分析
• 2.2.5 X 射线光电子能谱（XPS）
• 2.2.6 表面光电压谱（SPS）
• 2.2.7 紫外-可见吸收/透射光谱（UV-Vis）
• 2.3 性能评价
• 2.3.1 光催化性能评价体系
• 2.3.2 紫外屏蔽性能评价体系
• 2制备及机制研究'>第3章 晶相可控的纳米TiO₂制备及机制研究
• 3.1 引言
• 2 纳米晶及其后续产品的制备'>3.2 晶相可控TiO₂纳米晶及其后续产品的制备
• 2 的制备'>3.2.1 不同晶相纳米TiO₂的制备
• 3.2.2 防晒霜的制备
• 2 晶相及粒径的影响'>3.3 表面修饰剂对纳米TiO₂晶相及粒径的影响
• 3.3.1 红外谱图分析（FT-IR）表征
• 2 晶型及粒径的作用'>3.3.2 DBS 表面修饰剂对调控纳米TiO₂晶型及粒径的作用
• 2 晶型的影响'>3.3.3 DBS 表面活性剂用量对纳米TiO₂晶型的影响
• 2 晶型的影响'>3.4 诱导温度对纳米TiO₂晶型的影响
• 2 晶型的影响'>3.5 诱导时间对纳米TiO₂晶型的影响
• 2 生成机制的探讨'>3.6 晶相可控的纳米TiO₂生成机制的探讨
• 3.7 本章小结
• 2纳米晶的性能研究'>第4章 产物TiO₂纳米晶的性能研究
• 4.1 引言
• 2 纳米晶的光催化性能评价'>4.2 TiO₂纳米晶的光催化性能评价
• 2 表面组成分析'>4.2.1 DBS/TiO₂表面组成分析
• 2 光催化性能评价'>4.2.2 DBS/TiO₂光催化性能评价
• 2 纳米晶的紫外屏蔽性能评价'>4.3 Rutile-TiO₂纳米晶的紫外屏蔽性能评价
• 4.3.1 相同测试时间内不同样品UV 透过率的比较
• 4.3.2 不同测试时间内同种样品UV 透过率的比较
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢