负载型二氧化钛的制备

3.微乳液法 以钛的无机盐类为原料，在表面活性剂(如CTAB) 为主的微乳体系中，合成纳米TiO2。 4.粉体烧结法 将载体浸入用纳米TiO2配成一定浓度的悬浮液中采用
超声振荡的方式实现负载，并在一定温度下煅烧使之固化。


1. TiO2催化剂的制备

2.负载体的选择 1）吸附剂类 2）玻璃类 3）陶瓷类 4）其他 预计划以分子筛和石墨烯为载体制备负载型二氧化钛光催化剂。 3.负载型二氧化钛光催化剂的性能研究 1）研究负载型二氧化钛光催化剂的结构表征 通过X射线粉末衍射法（XRD)测定材料的晶体结构 将材料进行TG-DTA热分析检测其热稳定性和热效应 将材料粉末经超声波分散到乙醇中，由透射电镜测定TEM图，并估测其粒径 2）研究负载型二氧化钛光催化剂的光催化性能 以罗丹明B的光催化降解为特征反应
王向阳、苏亮、李启明、任晓玲
研究背景 研究的目的和意义 催化机理的研究 纳米TiO2光催化剂的制备方法 项目研究内容



半导体光催化氧化技术是近年来研究发展起来的一种新的 污染治理技术。研究发现，利用半导体光催化法能够有效 地降解甚至矿化水和空气中的各种有机污染物；还可以应 用于抗菌、除臭、空气净化、自洁净材料以及杀死癌细胞 等。 纳米TiO2是一种新型的高效催化剂，纳米TiO2光催化剂 具有能耗低、操作简单、反应条件温和、无二次污染和净 化效率高等优点，成为近年来日益受重视的绿色治污新技 术，并受到广泛的关注。另外，纳米TiO2还具有杀菌、防 雾和自净等作用，可以有效地改善生活环境。


目的：研究负载型二氧化钛光催化剂的制备方法及可负载 的载体。 意义：随着全球工业化进程的不断发展，环境污染问题日 益严重，环境保护和可持续发展成为人类必须考虑的首要 问题。光催化技术作为绿色化学的一个代表是近三十年以 来发展起来的新兴研究领域。把纯洁无污染而又取之不尽 的光能的应用与环境保护结合起来的光催化剂和反应设备 用来降解工业废水中有毒、有害、难分解的有机物的研究 具有深远的战略意义，半导体光催化材料也成为科学家们 研究的重点。其中，纳米TiO2光催化剂又是半导体光催化 材料的典凝胶法选取钛的无机盐类或者钛酸酯类作为前躯 体，溶于低碳醇中，然后在室温下加入到强酸性的水溶液 中，强烈搅拌下水解制得TiO2溶胶，再根据不同载体采用 不同的工艺进行涂覆，在一定温度下烧结一定时间制得透 明或者半透明的TiO2薄膜。

2.溶剂热法
把1,4-丁二醇和钛酸四丁酯混合，在室温下用磁力搅拌 器搅拌均匀，然后把混合均匀的溶液转入反应釜中，在一 定温度下反应2h后取出反应釜，冷却至室温以后取出溶 液，离心分离得沉淀，洗涤，最后把得到的样品在100℃ 下干燥24h得到锐钛矿型的TiO2纳米颗粒。

有关纳米TiO2光催化剂的催化机理，目前较为成熟的是基于半 导体能带理论的电子-空穴作用机理。作为一种n型半导体材料， TiO2的能带是由一个充满电子的低能价带和一个空的高能导带构 成，价带和导带之间的区域为禁带，禁带的宽度为禁带宽度。 TiO2的尽带宽度为3.0～3.2 eV，相当于波长为387.5 nm 的光 子能量。当波长小于387.5 nm的光子(紫外光)照射TiO2。表面时， 处于价带的电子就被激发到导带上去，从而分别在导带和价带上 产生高活性的光生电子(e-)和光生空穴(h+)。在电场的作用下，带 负电的光生电子和带正电的光生空穴分离，迁移到粒子表面的不 同位置，同时二者也存在复合，使光催化活性降低。吸附在TiO2 表面的溶解氧俘获电子形成·O2一(原子氧)，而空穴则将吸附在 TiO2表面的OH一和H2O氧化成·OH(氢氧自由基)，TiO2受紫外线 激发而产生的h+是一种强氧化剂，可直接氧化许多有机物。同 时，·02- 一和·OH也具有很强的化学活性，·02-能和多数有机物 反应，将其氧化分解为C02和H2O。