4.二氧化钛制备.pdf

2015-12-22 1 华东理工大学 TiO 2 的制备(晶相、相貌) (改性) 二氧化钛的同质异形体?金红石相( Rutile , P 42/ mnm ) ?锐钛矿相( Anatase , I 41/ amd ) ?板钛矿相( Brookite , Pbca ) ? TiO 2 -B 相( C 2/ m ) ? TiO 2 -R 相( Pbnm ), ? TiO 2 -H 相( I 4/ m ) ? TiO 2-II 相( ) ? TiO 2-III 相( P 21/ c ) 。 TiO 2 的晶型结构金红石锐钛矿板钛矿不同晶型的特点和控制?锐钛矿相、金红石相和板钛矿相为 TiO 2主要的三种晶型。金红石相是热力学最稳定的二氧化钛晶型,动力学反应更倾向于形成锐钛矿和板钛矿。自然界中通过地质水热过程自然形成的二氧化钛矿石通常是金红石相。?既可以通过煅烧法得到锐钛矿和金红石,也是可以通过气相和液相制备中通过控制反应条件得到不同晶相的 TiO 2 。?水热反应中,介质的酸碱度、阴离子种类都会对 TiO 2 的晶型产生影响。例如,酸性介质中,硫酸根离子和氟离子有利于得到锐钛矿,而氯离子存在有利于得到金红石。中性条件下,容易得到含板钛矿的混晶。奥斯特瓦尔德递进法则(Ostwald’s step rule ) ?奥斯特瓦尔德递进法则认为对于同质异形体的形成和晶格转变中,并不是直接形成最稳定的晶相, 而是先生成最不稳定的晶相,然后随着时间的推移,第次转化到一个热力学更稳定的相,直至最后生成最稳定的相。?不同相之间的转变需要温度、时间等因素的配合。因此,利用温度、时间等制备参数的调节使得人们可以将同质异形体定格在某一亚稳晶相。?人们通常需要利用晶格诱导技术(在气相氧化法中利用 Al 2 O 3作为晶核诱导生长金红石相 TiO 2)或采取高温煅烧技术(锐钛矿相 TiO 2 在 600 o C以上的温度下煅烧时会转晶生成金红石相二氧化钛)来获得较高纯度的金红石相 TiO 2 。 2015-12-22 2 纳米 TiO 2 的制备技术?纳米二氧化钛光催化剂的制备技术包括火焰高温热解、气相化学氧化法、化学气相沉积、溶胶凝胶法、沉淀法、水热法、反相微乳液法等技术。?为了获得好的分散性和晶型,冷冻干燥技术、气相喷雾技术、高温煅烧处理、高温固相技术也是经常使用的技术。?利用超声、微波以及光照技术来强化某一些制备过程,以得到一些应用性能更加卓越的光催化剂。?介孔二氧化钛光催化材料的制备:表面活性剂辅助的自组装技术。?物理法:利用一些专门的设备,使用离子溅射法、射频磁控溅射法、喷雾燃烧、喷雾热解、机械研磨等物理制备技术来得到纳米尺度结构的二氧化钛。化学法制备 TiO 2微粉及纳米粉体制备方法前驱体特征相组成沉淀法 TBOT TTIP TiCl TiCl (NH )TiF 尺寸小,均匀分散沉淀-解胶尺寸小,高比表面积醇热法,粉体为球状低温下制备氧化钛薄膜无定形 A+ 无定形 A+ 无定形 A A 水解法 TEOT TiOSO 单分散 600 ~ 1000 ℃煅烧,结晶薄膜 600 ℃, A 1000 ℃, R 喷雾热解法 TiCl 电解质影响形貌和团聚体尺寸 R , A 溶胶-凝胶法 TBOT TTIP, TiCl 用羟丙基纤维素稳定非水解、醇解 A , R A+B 无定形