以钛酸胶体为前驱体制备TiO2纳米粒子及其光催化性质研究

论文摘要

本论文以钛酸胶体溶液为前驱物，通过改变水热反应条件制备不同形貌、尺寸及晶型的TiO2纳米粒子，并对其光催化性质进行研究。工作主要概况为以下几个部分：（1）PH值对TiO2纳米粒子形貌、尺寸及晶型的影响。采用HCl调节反应前驱物钛酸胶体的PH值，然后进行水热反应制备TiO2纳米粒子。结果表明：通过调节溶液的PH值，可获得不同形貌尺寸的TiO2纳米粒子，随着PH值的减小，纳米粒子由锐钛矿相向金红石相转变，最后我们得到金红石相的TiO2纳米粒子。（2）温度对TiO2纳米粒子形貌、尺寸的影响。在PH=12时改变反应温度，温度变化范围为120oC-230oC，结果表明：随着温度的升高TiO2纳米粒子的形貌由纳米针状向颗粒状变化，且属于结晶程度很高的锐钛矿相。（3）矿化剂对TiO2纳米粒子形貌、尺寸的影响。在PH=12时向反应物中添加NH4F、NH4Cl矿化剂。结果表明，引入矿化剂之后，TiO2纳米粒子仍为锐钛矿相，但粒子形貌发生了变化，并且这两种不同的矿化剂对纳米粒子形貌的影响不同。（4）对PH=12、7、3的样品进行了光催化降解乙醛反应，通过与商用的P25比较我们发现在乙醛降解方面PH=3样品与P25相当，但是在CO2生成量方面优于P25，表明在PH=3的条件下合成的TiO2纳米粒子具有更好的光催化活性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 引言
• 第一章 绪论
• 1.1 二氧化钛纳米材料的基本性质
• 1.1.1 二氧化钛的结构
• 1.1.2 二氧化钛纳米材料的热力学性质
• 1.1.3 二氧化钛的电学性质
• 1.1.4 二氧化钛纳米材料的光学性质
• 1.1.5 二氧化钛纳米材料的光催化性质
• 1.2 二氧化钛纳米材料的合成方法
• 1.2.1 溶胶凝胶法
• 1.2.2 胶束和反胶束法
• 1.2.3 溶胶法
• 1.2.4 水热法
• 1.2.5 溶剂热法
• 1.2.6 直接氧化法
• 1.2.7 化学气相沉积
• 1.2.8 物理气相沉积
• 1.2.9 电化学沉积
• 1.2.10 超声化学合成
• 1.2.11 微波合成
• 1.3 二氧化钛纳米材料的应用
• 1.3.1 光催化应用
• 1.3.2 光催化分解水
• 1.3.3 染料敏化太阳能电池
• 1.3.4 电致变色器件
• 1.3.5 储存氢
• 1.3.6 传感器
• 1.4 钛酸胶体的性质
• 1.4.1 钛酸胶体的结构
• 1.4.2 层状钛酸盐的 XRD 谱图
• 1.4.3 层状钛酸盐的 Raman 谱学性质
• 1.5 选题依据及研究内容
• 第二章 二氧化钛纳米粒子的制备
• 2.1 H-Ti 胶体制备与表征
• 2.1.1 H-Ti 胶体制备
• 2.1.2 H-Ti 胶体的表征
• 2.1.3 H-Ti 胶体的层层沉积
• 2.2 二氧化钛纳米粒子的制备
• 2.2.1 前言
• 2纳米粒子的影响'>2.2.2 反应物的温度对 TiO₂纳米粒子的影响
• 2纳米粒子的影响'>2.2.3 反应物的酸度对 TiO₂纳米粒子的影响
• 2纳米粒子的影响'>2.2.4 添加不同的矿化剂粒子对 TiO₂纳米粒子的影响
• 第三章 二氧化钛纳米粒子的光催化性质的研究
• 3.1 前言
• 3.2 光催化降解乙醛
• 3.2.1 实验与表征
• 3.2.2 结果分析
• 第四章 结论
• 参考文献
• 致谢