纳米二氧化钛的制备.doc

. 纳米二氧化钛的制备、光催化性质及用途学生姓名:祁媛指导教师:王春涛(太原师范学院物理系 023 班邮编: 030031 ) 【摘要】: 本文主要对纳米二氧化钛的各种制备方法、光催化性质及用途作了简单介绍。【关键词】: 纳米二氧化钛, 光催化, 降解自从 1972 年 Fujishima 和 Honda [1] 发表了关于氧化钛电极上光分解水的论文以来, TiO 2 作为一种光催化剂越来越受到人们的关注。近年来利用纳米 TiO 2 光催化降解有机物的研究非常活跃,纳米 TiO 2 已成为目前最流行的光催化材料。范崇政、肖建平、丁延伟等人对纳米钛白粉在农药废水、印染废水、有害试剂等方面的光催化降解功能做过较全面的论述[2]。 TiO 2 俗称钛白粉, 它主要有两种结晶形态: 锐钛型( Anatase )( 简称 A型) 和金红石型( Rutile ) (简称 R 型) [3] 。金红石型二氧化钛比锐钛型二氧化钛稳定而致密,有较高的硬度、密度、介电常数及折射率,其遮盖力和着色力也较高。而锐钛型二氧化钛在可见光短波部分的反射率比金红石型二氧化钛高,带蓝色色调,并且对紫外线的吸收能力比金红石型低,光催化活性比金红石型高[4]。在一定条件下,锐钛型二氧化钛可转化为金红石型二氧化钛。本文对纳米 TiO 2 的各种制备方法作了简单介绍, 同时对其光催化性质进行了说明, 并展望了纳米 TiO 2 的应用前景。 1. 纳米二氧化钛的制备制备纳米 TiO 2 的方法很多。根据物质的原始状态可分为: 固相法、液相法、气相法; 根据研究纳米粒子的学科可分为: 物理方法、化学方法、物理化学方法; 根据制备技术可分为: 机械粉碎法、气体蒸发法、溶液法、激光合成法、等离子体合成法、射线辐照合成法、溶胶—凝胶法等[5]。 . 等离子体法等离子体法是通过激活载气携带的原料形成等离子体,再加热反应生成超微粒子的方法。以 TiCl 4 为原料, 氢气为载气, 氧气为反应气体, 应用频率为 2450MHz 的微波诱导可合成有机膜包裹的 TiO 2 [4]。 1992 年, 日本东北大学采用等离子体( ICP ) 喷雾热解法以 Ti 的氯化物为原料制得了 Ti的氧化物的超微粉。等离子体喷雾法是利用等离子体喷枪能产生 50000K 高温的特点, 将这种喷枪的喷出物急骤冷却而生成纳米级的超微粒子[5]。 . 水解法水解法主要是利用金属盐在酸性溶液中强迫水解产生均匀分散的纳米粒子。已有报道,在硫酸根离子和磷酸根离子存在条件下,用 20min 到两周左右缓慢地加水分解氯化钛溶液时可得到金红石型纳米 TiO 2 [5] 。水解法又可以分为很多种,以下是几种常见的水解法: 4 氢氧火焰水解法该法是将 TiCl 4 气体导入氢氧火焰中( 700~1000 ℃)进行水解,其化学反应式为: TiCl 4(g) +2H 2(g) +O 2(g)→ TiO 2(s) +4HCl (g) 这种工艺制备的粉体一般是锐钛型和金红石型的混合型产品,纯度高、粒径小、表面积大、分散性好、团聚程度较小,但成本较高[4]。 . 钛醇盐气相水解法. 该工艺最早由美国麻省理工学院开发成功。其化学反应式为: nTi(OR) 4 (g)+4nH 2 O(g) → nTi(OH) 4 (s)