TiO2纳米光催化剂的制备及其性能表征

作     者：申镭诺 

作者单位：中南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：姜锋

授予年度：2011年

学科分类：07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0702[理学-物理学] 

主      题：双柱沉淀 表面沉积 掺杂 微观组织 光催化 

摘      要：本文采用双柱沉淀法制备纳米TiO2粉末,研究沉淀过程中沉淀剂种类及浓度、衬底溶液、pH值,以及后续热处理煅烧时间和煅烧温度对产物的微观组织及光催化性能的影响。采用表面沉积法获得Ag-TiO2纳米粉末,研究了掺Ag量和沉淀剂浓度对Ag-TiO2纳米粉末的微观组织性能及光催化性能的影响。优化了沉淀法制备纳米Ti02粉末的工艺生产流程,为工业化大规模生产提供了理论和实验依据。 1、NH4HCO3为沉淀剂制备的产物粒径小、杂质含量少;氨水制备的产物粒径粗大、杂质含量多;NaOH制备的产物结晶度高、粒径较小,且低浓度获得的纳米粉末结晶度较高。 2、适中的pH值有利于形成晶粒细小、结晶度良好、杂质含量少的纳米粉末。衬底溶液与前驱体溶液体积比增大,产物结晶度升高,粒径增大;体积比过大粒径反而减小;衬底溶液中加入(NH4)2SO4,能抑制产物的晶化及晶粒长大。 3、煅烧温度升高,产物晶化程度提高,晶粒粗化,比表面积及孔隙度减小;煅烧温度升高至800℃,部分锐钛矿相转变为金红石相。煅烧时间延长,粉末的晶型不变,晶型逐渐完整。 4、表面沉积法制备的Ag-TiO2纳米粉末,实验结果表明,随着掺Ag量增加,Ag-TiO2纳米粉末的衍射峰逐渐宽化,衍射强度降低,晶格参数逐渐增加,表明有部分Ag粒子进入锐钛矿相晶格中。沉淀剂浓度越高,Ag-TiO2纳米粉末的锐钛矿相衍射峰宽化且强度减弱,表明沉淀剂浓度增加,有利于Ag粒子的沉积。 5、纳米TiO2粉末粒径越小,比表面积越大,结晶度越高,杂质含量越低,光催化效率越高。采用较低浓度的NH4HCO3为沉淀剂、适中的衬底溶液与前驱体溶液体积比、pH值及热处理工艺,可获得光催化性能优异的纳米TiO2粉末。适当的掺Ag量,能显著提高纳米粉末的光催化性能;但掺杂过量的Ag元素,粉末的光催化性能反而降低。