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1、纳米二氧化钛的制备及光催化性能研究,汇报者：靳政指导教师：段武彪时间：2014-03-12,课题进展,（1）马清，纳米晶TiO2半导体材料的可控制备与光电化学性能研究D，哈尔滨：哈尔滨工业大学，2012。（2）翟培宇，介孔二氧化钛的制备及其光催化性能研究D，大连：大连理工大学，2009。,文献学习内容,1、课题意义 随着环境污染的日益加剧，要求加强环境污染治理的呼声越来越高。由于工业的快速发展，水污染问题日益严重。常见的污水处理方法有沉降、絮凝、吸附、氧化及深层过滤等，这些处理方法多是把污染物从一种形式转变为另一种形式，不能彻底解决污染问题。目前研究较多并逐渐成为热点的方法有膜分离技术、生物氧
2、化技术和光催化技术，其中光催化技术由于稳定性、高效性、降解有机物彻底性和不引起二次污染等特点，使其具有独特的研究和潜在应用价值。,文献学习内容,2、介孔材料 多孔材料按孔径的大小可分为：微孔（孔径2.0 nm)，介孔（孔径2.050.0 nm)和大孔(孔径50.0 nm)。介孔材料由于比表面大、孔隙率高、孔径分布窄和孔径易控制的优点，而广泛应用于催化剂及催化剂载体、气体传感器、光电极和太阳能电池等方面。可以预料，将介孔材料的结构特点引入二氧化钛，由于比表面积增加、孔径均一，同时具有纳米级粒子组成的骨架结构，介孔Ti02将有着比非孔材料更优越的吸附性能、更高的催化活性。,文献学习内容,3、介孔T
3、iO2材料合成 TiO2介孔材料的合成方法主要有溶胶凝胶法、液相沉积法、室温水解法等。这几种方法基本原理相似，都是以有机表面活性剂形成的有序聚集体作为模板，与无机源进行界面反应，以某种协同或自组装方式形成有机无机杂化材料，通过焙烧或溶剂萃取等方式脱除表面活性剂，从而形成孔径与模板尺寸相仿的介孔TiO2。在介孔材料的合成过程中，表面活性剂的存在为介孔结构的形成提供了空间上的模板。,表面活性剂的种类,非离子型表面活性剂如：长链伯胺、聚氧乙烯、嵌段共聚物,嵌段共聚物如：EO20PO70EO20(P123),离子型表面活性剂如：有磷酸盐和季铵盐,文献中合成方法（水热法）,将上述溶液转移到不锈钢水热反应
4、釜，密封后在不同温度下晶化一段时间；,第一步,第二步,第三步,介孔二氧化钛的制备先采用溶胶一凝胶法得到二氧化钛的前躯体溶液，然后将溶液转入反应釜中通过水热反应得到二氧化钛晶体。,文献中合成方法（水热法）,第五步,第四步,自己的合成方法,7.5ml钛酸四正丁酯,15ml乙醇,混合液1（超声分散20min）,混合液2（放入高温干燥箱在130下干燥24h）,P123模板剂,5ml水+适量乙+15ml冰乙酸混合，然后滴入混合液1,自己的合成方法,干燥后取出固体于试管中，加10ml水洗涤,放入离心机中 离心20min,倒出试管中液体，再向试管中加入10ml乙醇洗涤（之后重负离心操作）,放入真空干燥箱干燥
5、，80下干燥8h,得到mTiO2,今后研究方向,TiO2改性研究,文献中主要介绍了贵金属沉积改性（纳米Ag修饰）为了更进一步提高mTi02光催化能力，文献中对mTiO2进行了纳米银粒子表面修饰研究。分别采用物理浸渍和化学沉积两种方法对mTiO2进行银修饰，得到载银介孔二氧化钛(Ag/mTiO2)。研究比较了制备方法、负载Ag的质量分数等条件对复合催化剂光催化性能和使用寿命的影响。,TiO2改性研究,结论：用物理浸渍和化学沉积两种方法分别得到了载银介孔二氧化钛。通过对模拟污染物甲基橙的光催化降解实验表明，两种方法所得产物都具有良好的光催化活性，比纯介孔TiO2有显著提高。随着载银量的增加，银修饰
6、介孔二氧化钛的光催化活性先增大后略有降低，最佳载银量为2（wt），化学漫溃法得到的Ag-2/m-TiO2复合光催化剂寿命高于物理浸渍法所得样品。,TiO2改性研究,我希望在本课题中完成离子掺杂改性研究，通过混入不同的阴阳离子对其进行光催化测试进而得出结论。,离子掺杂分阴、阳离子掺杂，其中阴离子掺杂是基于掺杂阴离子C4-、N3-、F-、P3-和S2-对锐钛矿型TiO2中O2-进行取代掺杂的研究，认为N的2p能级能够与O的2p能级相杂化，致使TiO2材料的禁带宽度变窄，从而扩大激发光的波长范围。阳离子掺杂，主要是过渡金属离子掺杂，如W6+、Mo5+、Ru3+、Fe3+、Cu2+、Cd2+、V5+、pb2+、Rh3+、La3+、Ce6+、Cr6+等，当掺杂阳离子与二氧化钛中钛的原子价态和半径相近的情况下，较容易得到掺杂均匀的光催化剂。,下阶段任务,1、阅读至少5篇TiO2离子掺杂文献；2、结合文献及实验条件，探究掺杂阴阳离子的实验方法（至少完成5种离子的掺杂）；3、阅读至少3篇关于TiO2光催化的相关文献。,Thank You!,
