（001）面暴露的二氧化钛光催化材料的微结构调控与性能研究
本文选题：TiO_2 + 溶剂热法 ； 参考：《济南大学》2017年硕士论文
【摘要】：本论文采用溶剂热法,选用氢氟酸为晶面生长控制剂,分别合成了(001)面暴露的片状、杨桃状、六棱柱状等一系列不同形貌的TiO_2,探究了上述不同形貌TiO_2的生长机理及形貌影响因素,并对所合成的样品进行了光催化降解甲基橙性能测试以及影响性能因素的分析。本文的具体研究如下:1.(001)面暴露的锐钛矿TiO_2纳米片的制备及光催化性能研究。本部分采用钛酸四丁酯为钛源,氢氟酸为晶面生长控制剂,醇为溶剂合成了(001)面暴露的锐钛矿TiO_2纳米片。通过选用不同的醇为溶剂,探究了不同的醇为反应介质时对(001)面暴露的TiO_2纳米片形貌及其性能的影响。结果表明,在甲醇溶剂条件下得到的样品为无规则的形貌,在乙醇、异丙醇及正丁醇溶剂中得到的均为(001)面暴露的片状形貌,其中在乙醇溶剂条件下所得纳米片的尺寸最小。不同溶剂条件下所得的样品表现出光催化性能的差异,其中乙醇溶剂条件下所得样品由于其具有较大的比表面积及合适的(001)暴露比而表现出最佳的光催化效果。2.杨桃状TiO_2的制备及其光催化性能研究。本部分选用辛醇为溶剂,采用溶剂热法合成了由(001)面暴露的纳米片组装而成的杨桃状TiO_2。通过时间依赖实验对杨桃状TiO_2的生长过程进行了探究,结果表明杨桃状TiO_2的形貌演变过程为成核、生长、溶解再结晶和进一步生长;并探究了氢氟酸的量与反应温度对杨桃状TiO_2形貌的影响,结果表明,在其他实验条件不变的条件下,氢氟酸的刻蚀作用是杨桃状TiO_2合成的关键,氢氟酸的浓度较高时,对杨桃状TiO_2的刻蚀程度越大,氢氟酸浓度低,对TiO_2的刻蚀程度较小,不足以发育成由(001)面暴露的纳米片组装的杨桃状TiO_2;反应温度对杨桃状TiO_2的形成也十分重要,当温度低于160 oC时,得到的杨桃状TiO_2发育不完全,当温度高于160 oC时,会有一些团聚的颗粒形成。不同反应温度下所得TiO_2的光催化性能测试表明在160 oC反应温度条件下所得到的样品光催化性能最好。3.通过前驱体HTiOF3分解制备六棱柱TiO_2及其光催化活性与热稳定性的探究。首先,通过溶剂热法合成了HTiOF3前驱体,并对前驱体的反应时间、反应温度、溶剂的量进行探究以调控合成六棱柱组装的前驱体。然后将HTiOF3前驱体分别在不同温度下煅烧,并对煅烧后的样品形貌及物相演变进行了探究:在物相方面,当煅烧温度为200 oC时,样品仍然保持了前驱体的物相成分,当煅烧温度从200 oC增加到300 oC时,前驱体的物相由HTiOF3转化为TiO_2,当煅烧温度增加至870 oC时,仍然保持锐钛矿相TiO_2,当煅烧温度为900 oC时,出现了金红石相TiO_2,由此可见,由前驱体HTiOF3分解得到的TiO_2表现出了较高的热稳定性;在形貌方面,当煅烧温度为200 oC时,样品保留了前驱体HTiOF3六棱柱的形貌,当煅烧温度升高为550 oC时,六棱柱暴露在外面的上表面破碎,使得里面的颗粒状填充物暴露,形成多孔的结构,当煅烧温度至870oC时,多孔的六棱柱形貌被完全破坏,一些无定形的纳米颗粒形成。最后,对不同煅烧温度下所得样品进行了光催化性能测试,其中煅烧温度为550 oC的样品由于其多孔的六棱柱形貌表现出较好的光催化性能。
[Abstract]:In this paper , a series of TiO _ 2 with different morphologies , such as sheet , peach shape and hexagonal prism , exposed in ( 001 ) plane was synthesized by solvent thermal method . The growth mechanism and morphology influence factors of TiO _ 2 were investigated . The preparation and photocatalytic properties of TiO _ 2 films exposed to ( 001 ) surface were studied by using tetrabutyltitanate as titanium source and hydrofluoric acid as crystal growth controlling agent and alcohol as solvent . The rutile phase TiO _ 2 appears when the calcination temperature is 900 oC . The results show that the TiO _ 2 decomposed by the precursor HTiOF3 exhibits high thermal stability . When the calcining temperature is 200 oC , the samples retain the morphology of the precursor HTiOF3 hexagonal prism . When the calcining temperature rises to 550 oC , the porous hexagonal prism is completely destroyed and some amorphous nanoparticles are formed . At last , the samples obtained at different calcination temperatures are subjected to photocatalytic performance test , and the samples with the calcination temperature of 550 oC show better photocatalytic performance due to its porous hexagonal prism appearance .
【学位授予单位】：济南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O643.36;O644.1
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，本文编号：2118019
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