纳米二氧化钛

氧化钛的水样有大量的杂质峰,用二氧化
钛作光催化氧化剂后,杂质峰明显减少,说 明加入二氧化钛后,降解比较彻底.
光催化原理分析
迁移到表面的光致电子和空穴如果没
有与适当的电子和空穴浮获剂作用，
储备的能量在几个微秒内就会复合而
耗掉。因此，在光催化反应过程中，
抑制电子-空穴的复合是关键步骤，
对提高光催化活性至关重要。
透射电镜(TEM)表征
利用电子显微镜拍摄的照片可直观地观
察400℃热处理后制备的纳米二氧化钛晶
粒的大小、几何形状、均匀程度、团聚 程度等微观情形.图3为制备出的纳米二 氧化钛的TEM图像,它的放大倍数为10万 倍,即图3中1 cm等于真实长度100nm.该
样品的平均粒径为10~15 nm,粒径较小,
被称为禁带宽度或带隙能（Eg），Eg在数值上
等于导带与价带的能级差。
为了检验实验制备纳米二氧化钛的催化效 果,进行了光催化含酚废水实验.实验条件如 下:用波长为254 nm的紫外灯照射pH为6, 质量浓度为44 mg/L的苯酚废水30 min后, 用分光光度法测定苯酚去除率.
实验测的苯酚去除率为78%;同时用处理 后的水样做色谱分析时发现:没有加入二
X射线衍射表征的结果说明纳米二氧化钛
粉体经过不同温度的处理所得粉体呈现不同
的结晶状态.低温300℃为锐钛矿相,其中含有 少量不定形态,400℃为锐钛矿相且纯度较 高,500℃时有少量锐钛矿相转化为金红石 相,600℃为金红石相.透射电镜表征的结果说
明:在最优配比的条件下制得的二氧化钛经
400℃处理后得到的纳米二氧化钛粉体粒径 较小为1 0~15 nm.
水解法
1、醇盐水解法 醇盐水解法是利用钛醇盐溶于有机溶液发生水
解,生成氢氧化物或氧化物沉淀的特性,制备超细
材料的一种方法,其工艺流程如图2所示。 特点：是从溶液中直接分离合成所需的高纯度 纳米粉体。（该方法合成的纳米粉体颗粒均匀、 纯度高、形状易控制）。
缺点：是成本昂贵,作为原料的金属有机物制备
困难,合成周期长。
Thank you !
It’s over !
其合成的工艺流程见图1。
沉淀法
沉淀法是制备纳米二氧化钛物的一种简单方 法。一般以廉价易得的TiCl4或Ti(so4)2等无机 _ 盐为原料,当向反应体系加人沉淀剂(如OH 、
c2o42- 、 co32-等)后,形成不溶性的氢氧化钛,然
后将生成的沉淀过滤,并将溶液中原有的阴离子 洗去,经高温锻烧即得到所需的氧化物粉体. 沉淀法一般分为三种类型。
钛。
纳米TiO2的制备方法
溶胶-凝胶法 沉淀法
水解法
微乳法 丙三醇钛直接制取
溶胶一凝胶法
溶胶-凝胶法是制备纳米材料的湿化学方
法中较为重要的一种。
它提供了在常温常压下合成无机陶瓷、玻 璃等材料的新途径。 其基本原理是:将钛醇盐或钛的无机盐水 解,然后使溶质聚合凝胶化,再将凝胶干燥、
锻烧,最后得到纳米TiO2粉体。
.
1、直接沉淀法 直接沉淀法的反应过程为(以Ti(so4)2为反应 物) Ti(so4)2 +2NH3· 20=TiO(OH)2+(NH4)2so4, H TiO(OH)2=TiO2(s)+H2o。 以四氯化钛和碳酸胺为原料制备出了超细高纯 TiO2 分别为200~400nm的球形金红石TiO2以及2一 5nm的不规则锐钦型TiO2和40-400nm的TiO2微 粒。
X射线衍射(XRD)表征
XRD技术所能解决是根据
谱图中衍射峰的宽度定
性判断所检测物质(粉末 或薄膜)的粒径大小,因为
同种晶体的粒径大小与
其衍射峰的宽度成反比 关系.将经300℃、400
℃ 、500 ℃ 、600 ℃热
处理的纳米二氧化钛作 XRD特性表征,测得的谱
图.
由图可知:锐钛矿相的特征峰出现在2H= 2514,3718,4716;金红石相的特征峰出现在 2H=2714,3610,5413.将测得的谱图与标准谱 图比较可知:300℃处理过的二氧化钛为锐钛矿 相,其中含有部分不定型态,400℃得到的为纯度 较好锐钛矿相二氧化钛,500时℃部分锐钛矿相 开始转化为金红石相,600℃得到的为金红石相 二氧化钛其中含有少量锐钛矿相.
纳米二氧化钛的制备、表征及其光催化性能
Preparation, characterization and of nanosized TiO2
photo
catalysis
（一）纳米二氧化钛
（二）纳米TiO2的制备方法
（三）纳米TiO2的表征
（四）纳米TiO2的光催化性能
纳米二氧化钛：俗称纳米钛白粉。 主要的两种结晶形态：锐钛型和金红石型。 •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。 •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wk.baidu.com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。 •在一定条件下，锐钛型二氧化钛可转化为金红石型二氧化
2、钛盐直接强迫水解法 将无机钛盐溶液直接升温强迫水解是制备纳
米二氧化钛最为简单的方法。以Tioso4为原
料,采用该法制备出了平均粒径为2.7nm的 锐钦型TiO2(在100℃左右可得到锐钦型) 将 含有盐酸的TiCl4溶液进行升温水解,控制盐 酸的加入量。
微乳液法
微乳液法是近年来发展起来的一种制备纳 米微粒的有效方法。微乳液是指热力学稳 定分散的互不相溶的液体组成的宏观上均 一而微观上不均匀的液体混合物,一般由表 面活性剂、助表面活性剂(通常为醇类)、 油(通常为碳氢化合物)和水(或电解质溶液) 组成。微乳液中,微小的水池被表面活性剂 和助表面活性剂所组成的单分子层界面所 包围而形成微乳颗粒。其大小可控制在几 至几十纳米之间,此为w/O型,另外还有与之 相反的O/W型微乳液(图4)。通常是将两种 反应物分别溶于组成完全相同的两份微乳 液中,然后彼此遭遇,产生反应。
3、化学沉淀法
在烧杯中加入20 mL的无水乙醇,用两根滴管以约 1滴/s的速度,同时滴入165 g/L的硫酸钛溶液和氨 水,滴的过程中使用JB90-D型强力电动搅拌机进
行强烈搅拌.产物生成后,加入氨水,调整溶液的
pH=7左右.用去离子水反复洗涤,直到用氯化钡溶 液检验不出SO42-;然后用乙醇洗两遍,在ZK-82型 真空干燥箱中85℃下干燥1 h.研磨,在380 ℃下煅 烧1h,就可得到锐钛矿型纳米二氧化钛颗粒.
晶粒呈不规则矩形,其分散性较好.
纳米TiO2的光催化性能
TiO2光催化作用原理:TiO2是一种电子导电型半 导体氧化物，其光催化原理可用半导体的能带 理论来阐释。 半导体化合物纳米粒子，由于其几何空间的限 制，其电子的Fermi能级是分立的，而不是像金 属导体中那样的连续的。 在半导体化合物的原子或分子轨道中具有空的 能量区域，这个空能区由充满电子的价带顶 （价带缘）一直伸展到空的导带底（导带缘），
2、均匀沉淀法
均匀沉淀法是利用某一化学反应使溶液中的构晶离 子由溶液中缓慢均匀地释放出来。向钛盐中直接加 沉淀剂,易造成沉淀剂的局部浓度过高,使沉淀中夹杂 其他杂质。而采用均匀沉淀法后,只要控制好生成沉 淀剂的速度,就可避免浓度不均匀现象,使过饱和度控 制在适当范围内,从而控制粒子的生长速度,获得粒度 均匀、致密、纯度高、便于洗涤的纳米粒子。 例如,以尿素为沉淀剂制备纳米TiO2粉体,其反应原理 如下 CO(NH2)2+3H2O=CO2+2NH3· 2O, H TiOS04+2NH3· 2O=TiO(OH)2+(NH4)2so4, H TiO(OH)2= TiO2(s)+H2O。
丙三醇钛直接制取纳米二氧化钛 焙烧温度与晶型： 将丙三醇钛固体粉末放入马弗炉中，直接 焙烧分解 2 h，制得二氧化钛粉体，其外 观与钛酸丁酯等一元醇钛盐溶胶-凝胶法 制备的纳米二氧化钛相同，产品易碾磨， 粉体呈白色． 经 XRD 衍射分析仪测定其 物相结果见图 5 及表 1．
纳米TiO2的表征