碳摻雜二氧化鈦微球的設(shè)計(jì)與合成

2.38萬字 39頁 原創(chuàng)作品，已通過查重系統(tǒng)


摘要 中空二氧化鈦因結(jié)合了中空材料與二氧化鈦的優(yōu)點(diǎn)，使其在光電儀器、氣體傳感以及光催化等領(lǐng)域得到了更廣泛的應(yīng)用。到現(xiàn)在為止，制備中空二氧化鈦微球的最常用方法是模板法，即通過利用各種可犧牲或可除去的模板來實(shí)現(xiàn)中空二氧化鈦結(jié)構(gòu)的方法。然而，由于鈦前驅(qū)體的高度反應(yīng)性，模板法到目前為止只能在非水溶劑中進(jìn)行，因此，要控制其在模板表面進(jìn)行簡單的，均勻的自組裝將極其因難。
本研究課題的目的正在于此，即研究與發(fā)展出一種制備高度有序的中空二氧化鈦微球的方法，深入研究和探討中空二氧化鈦微球的光催化性能。具體來說，本研究分兩部分，第一部分是通過無皂乳液聚合的方法制備出單分散性的陽離子聚苯乙烯微球，再以陽離子聚苯乙烯為模板，并分散在無水乙醇溶液中，再將已用適量乙醇混合好的鈦酸四丁酯(TBT)緩慢滴加到反應(yīng)體系，在室溫下，利用陽離子模板的靜電吸引作用，加快TBT 在模板表面的沉降速度在反應(yīng)足夠時(shí)間后，通過控制反應(yīng)體系溫度（4℃以下）和水的量（約反應(yīng)體系總質(zhì)量的1%～4%），以精確調(diào)控TBT的水解縮合和自組裝速度，以獲得高度有序的陽離聚苯乙烯/二氧化鈦前驅(qū)體，最后通過高溫煅燒以除去陽離子模板，制備出高度有序的中空二氧化鈦材料。第二部分，是在制備出陽離子聚苯乙烯模板的基礎(chǔ)上，我們探索了一種簡便，符合成本效益的方法來制作原位摻雜的TiO2空心球。碳摻雜TiO2空心球在可見光下光催化照射下降解亞甲基藍(lán)所合成的中空二氧化鈦比商業(yè)P25 TiO2光催化劑具有更優(yōu)異的光催化活性，這一發(fā)現(xiàn)顯著的擴(kuò)大其潛在的許多實(shí)際應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：中空結(jié)構(gòu)；二氧化鈦；模板法；碳摻雜空心TiO2 光催化；可見光光催化活性