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TiO2溶胶的制备及其性能研究

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２
Ｆ￥ Ａ Ｒ Ｈ Ｓ Ｏ Ｈ Ｎ ＥＡ Ｉ Ｃ Ｃ
Ｖ １ ６ ｏ （ｅｉ Ｎ ． ７ ｏ １ ． Ｓ ｒ Ｉ ｏ １ ） ． Ｎ９ ａ １
过 程 中 ， 量远 远大 于钛 酸 四丁 酯 的量 ， 水 在合 适 的 ｐ Ｈ值 下． 钛酸 四丁酯 得到 了充分 的水解 ， 以得到 三维絮 状结 可 构 的聚集体 ， 可在 随后 的胶溶过 程 中被 破坏 ， 并 从而 形成
也趋 向于集 中在较大颗粒 部分 。可见 ， 量 的 ＰＧ含 量对 适 Ｅ 胶 粒 的分散是 有利 的 ， 但超 过一定 量后 ， 反而 不利于胶 粒 的分散。这是因为 ＰＧ吸附在超微颗 粒的表 面 ， Ｅ 通过库 仑 力、 渗透 压及 位 阻作用 ， 在颗 粒间 产生 排斥 力 ， 而抑 制 从
测 且分 布均 匀 ． 因此 对溶胶 的性 质如胶 粒分 布状况 、 胶 颗 复合催化 剂在不 同工艺条件下的晶型转变和晶粒 尺寸。 凝 试 温度 ： ； 室温 使用连续扫描 ， ０ ２ ￣８ 。 ４ ｋ ，０ Ａ ２ ＝ ０ ０ ，０ ｖ ４ ｍ 。 粒大小及 其影响 因素 的探 讨非常必要 。
传统 Ｔ Ｏ 溶胶是 钛醇盐在 以有机 溶剂为 主 ，同时加 ｉ
入少量水 的溶剂 中发生部 分水解 而制 成 的 ，其缺 点是有
３ 结果 与讨论
机化合物 的成 本较 高 ， 且有 害健 康 ； 热处 理不 当 ， 品 若 制
中还会残 留一些黑色杂 质。本 实验 以成本低 、 污染小 的水 ３ １溶胶 粒度分布 的影 响因素 ．
摘
要
本 文以水为主要溶剂 ， 通过溶胶 一 凝胶法制得 了性能 良好 的 Ｔ Ｏ 溶胶 ， ｉ。 并对溶胶颗粒 的粒
Ｔ Ｏ 溶 胶 ， 度 ， 能 ｉ。 粒 性
度 及其 分布 、 胶性 能 的影 响 因素 以 及 凝胶 的 晶相 、 寸进 行 了研 究 ， 出 了最 佳 的 工 艺参 数 。 溶 尺 得 关键词
由表 １ 以看 出 。溶胶平 均粒 径 以及粒 度分 布随不 可
同浓 度而变化 的规律 性并不 明显 。这是 因为在水解 反应
表 １ 不 然后 在 ７ ℃下 不停地 剧烈搅 拌 ４ ｈ 蒸 ５ ～５ ， 发掉 大部 分 有 机物 和水 之 后 ，继 续 用 超声 波 振荡 ３ ～ ０ ４ｍ ｎ 放置一段 时 间使 之成 为 Ｔ Ｏ 溶 胶 。按 照此方法 制 ０ｉ ． ｉ
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２０ ０６年 第 ９期
（ １７期 ） 第 １
佛 山 陶 瓷
研究 与探讨
Ｔ Ｏ溶胶 的制备及其性能研究 ｉ２
刘 瑶 苏 雪 筠２
广 东 广 州 ５ ０ ４ ） １６ ０ （ 珠 海 功 控玻 璃 纤 维有 限公 司 广 东 珠 海 ５ ９２ ２华 南理 工 大学 材 料 学 院 １ １ ００
３ １ １ 同溶 胶 浓度 对 粒 度 分 布 的 影 响 ．． 不
２ 实 验 部 分
本实验 以钛酸 四丁酯 为主要 原料 ， 另加 异丙醇 、 去离 子水和硝酸 。 实验 过程 ：将 钛酸 四丁酯 和异 丙醇按 １２的体 积 比 ： 制成均 匀液体 混合后 缓慢滴 入 ｐ 值 为 ０ ２ Ｈ ． ～５的硝酸去
１ 前
言
得 浓 度 分 别 为 ０ ｉｏ ／ 、．ｍ ｌ Ｌ ０ ３ ｏ ／ ．ｍ ｌＬ ０ ２ ｏ ／ 、．ｍ ｌＬ的 Ｔ Ｏ 溶 ｉ
胶， 并且 为 了增加 溶胶 的粘 度 。 实验 中加人不 同质量 比的
ＰＧ 。 目前 ， 光催 化降解 污染物是材料科 学和环境科 学中一 表面活性 剂—— 聚 乙二醇 （Ｅ ） 用 Ｓ Ａ ４ Ｃ综合 热分析 仪测定 复合催 化 剂干凝胶 的 Ｔ４９ 个 非常活跃的研究方 向 ［ ］ １ 。在光催 化降解有机物 方面 ． 叫
具有稳定颗粒粒 度的溶胶 。
３ １ ２表 面 活 性 剂 对 溶胶 粒 度 分 布 的 影 响 ．．
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直径 （ｍ ｎ）
由表 ２的数据 可 以看 出 ，随着 表面 活性剂 Ｐ Ｇ含 量 Ｅ
（ ） 未超 声 分 散 ａ
的增 加 ． 溶胶 的平 均粒 径先减 小后增 大 ， 而胶体 粒度分 布
｝ 世 Ｉ 强 ｆ
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加热 速率 为 １℃／ ｉ 。用英国 ０ ｍｎ Ｔ Ｏ 是 最具 有代表性 的光 催化材 料之 一 。Ｔ Ｏ 吸收 了一 热分解温度和相转变温度 ， ｉ ｉ ａ ｖｍ仪器有限公 司生产 的 Ｚ ａ ｏ Ｓ马尔 文纳米粒 度 Ｓ Ｎ ｎ 定 能量的光子 后 ， 价带 电子受 激发 进人 导带 。 成具有 强 Ｍ ｌ ｅ 形 测定胶体质点 的大小和粒度分布情 况。测试温度 ： 氧化性和强还 原性 的空穴 一电子对 。从 而表现 出光催 化 分 析仪 ， 活性 。要 想得 到性能优 良的纳米材 料或要 具有较 高 的光 催化活性 ， 必须保证所制 得 的 Ｔ Ｏ 溶 胶产品 晶粒尺寸 小 ， ｉ 室温 ； 颗粒折射 率 ：． ； 散介 质折射 率 ：． ３ ２５ 分 １３ 。用 Ｐ ｎ — ａａ ｌ ｔ ｃｙ Ｘ ｐ ｒ ｒ ｙ ｉａ ’ ｅ ｔ ｐ ｏ多功能 Ｘ 射线衍射 仪 ． 试二氧化钛 测
溶 液作为 溶 剂 ， 用完 全 水解 法 ， 采 通过 工 艺控 制 ， 制备 出
稳定性较 好的 Ｔ Ｏ 溶 胶 。 ｉ
制备 性能稳定 、质量 良好 的溶胶是 整个 实验至关重 要 的一步 ． 因此对 溶胶性质 的表 征非常必要 。本实验 中平 均粒径 由马尔文纳 米粒度 分析 仪 自动测得 ，粒度分 布按 仪器测 出的粒 度分布表统计 而得 。

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溶胶-凝胶法制备TiO2

溶胶-凝胶法制备TiO2

北方民族大学材料学院选修实验结题报告书(创新研究型）溶胶-凝胶法制备ＴiO2姓名: 陆彬ﻩ学号：20083１７4指导教师：崔丽华成员: 覃剑、江杰、伍明江、史婵娟、庞家琛、卢长德、王保良等起止日期: 20１1.10.２5到2011.１１.10北方民族大学材料学院填表日期: 201１年1１月16 日一 问题分析1．为什么选用溶胶-凝胶法作为制备T ｉＯ2的工艺方法？答:（1）由于溶胶－凝胶法中所用的原料首先被分散到溶剂中而形成低粘度的溶液，因此,就可以在很短的时间内获得分子水平的均匀性,在形成凝胶时,反应物之间很可能是在分子水平上被均匀地混合。

（2)由于经过溶液反应步骤,那么就很容易均匀定量地掺入一些微量元素，实现分子水平上的均匀掺杂。

(3)与固相反应相比，化学反应将容易进行,而且仅需要较低的合成温度,一般认为溶胶一凝胶体系中组分的扩散在纳米范围内，而固相反应时组分扩散是在微米范围内，因此反应容易进行，温度较低。

(4）选择不同的工艺过程，同一原料可制备不同的制品,如生产TiO 2可制得粉体或薄膜。

(5)由于有液体参与，反应温度较低，加热时反应物温度均匀,容易控制反应的进行。

（6)可制备比表面积很大的凝胶或粉体。

总之所用原料基本上是醇盐或无机盐，易于提纯,因而所制得的材料纯度高。

溶胶-凝胶法产物颗粒均一,过程易控制。

2．溶胶－凝胶法的工艺过程。

答：3．为什么选用500℃作为TiO2的最高煅烧温度?答：不同温度下，所制得的微观相不同，5000C下为锐钛矿相，8000C下为金红石相。

500０Ｃ作为最高煅烧温度制得粉末粒径均匀，烧结性良好。

4．不同的矿型对氧化钛的光催化性能有何影响?是一种宽禁带半导体(锐钛矿型禁带宽度为３.2ｅｖ,金红石为３e 答：TiO２ｖ)，由填满电子的低能价带和空的高能导带构成。

当大于禁带能量的光子被半导体颗粒吸收后,价带中的电子就会被激发到导带,形成带负电荷的高活性电子,同时价带上也产生带有正电荷的空穴。

中性TiO2溶胶的制备及其抗紫外应用

中性TiO2溶胶的制备及其抗紫外应用


其在亚甲基蓝溶液 中的光催化效果及棉织物整理后 的抗紫外性能。结果 表明 ， 制备的 ＴＯ ｉ 溶胶 晶型以锐钛 矿结构 为主 ， 有少 量金 红石相结构 的混 晶， 光生 电子和空穴具有较高 的氧化还原 电极 电势 ；ｉ 溶胶对亚 其 ＴＯ 甲基蓝 的光催化脱色率达 ９ ％ ； ８ 棉织 物经该 ＴＯ 溶胶在 ９ ｉ ７℃浸 渍整理 １ｈ 对 Ｕ Ｂ和 Ｕ Ｃ波段 的紫外光 ， Ｖ Ｖ 有具有较好 的屏蔽作用 ， 且耐水洗牢度较好。
Ｐｒ ｐａ ａ ｉ ｎ ｏ ｕｔ ａ ｏ２ｓ ｌａ ｄ ｉ ｐｐ ｉａ ｉ ｎ ｔ ｎｔ－ ｅ ｒ ｔｏ ｆｎｅ ｒ ｌＴｉ ｏ ｎ ｔ ａ ｌｃ ｔｏ ｏ ａ ｉＵＶ ｎｉｈｉ ｇ ｓ ｉ ｆ ｓ ｎ
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氮掺杂二氧化钛的制备及性能

氮掺杂二氧化钛的制备及性能

氮掺杂二氧化钛的制备及性能氮掺杂二氧化钛的制备及性能一、引言二氧化钛（TiO2）作为一种重要的半导体材料，具有良好的光催化性能和光电化学性能。

然而，纯TiO2的禁带宽度较大，仅能吸收紫外光，限制了其在可见光区域的应用。

因此，通过掺杂改性，尤其是氮掺杂，能有效地提高TiO2的可见光吸收能力，从而扩展其应用领域。

本文将详细讨论氮掺杂二氧化钛的制备方法及其性能。

二、制备方法1. 溶胶-凝胶法：通过溶胶-凝胶法制备氮掺杂二氧化钛是常见的方法之一。

首先将适量的钛酸四丁酯和氨水溶液混合，形成透明溶液。

随后，在搅拌条件下将溶液水热处理，使其形成凝胶。

最后，将凝胶进行干燥和煅烧处理，得到氮掺杂二氧化钛。

2. 气相沉积法：气相沉积法是另一种制备氮掺杂二氧化钛的方法。

该方法需要使用金属有机化合物和氨气作为原料气体。

首先，金属有机化合物和氨气在高温下反应，生成氮掺杂二氧化钛的前驱体。

然后，前驱体在低温条件下进行热解，得到氮掺杂二氧化钛薄膜。

三、性能研究1. 光催化性能：氮掺杂二氧化钛具有优异的光催化性能。

研究表明，在可见光照射下，氮掺杂二氧化钛能够有效分解有机污染物，如甲基橙、罗丹明B等。

由于氮掺杂引入了新的能级，提高了光生载流子的分离效率，从而提高了光催化活性。

2. 光电化学性能：氮掺杂二氧化钛可用于制备高效的光电化学电池。

研究发现，经过氮掺杂的二氧化钛在阳极材料中应用于染料敏化太阳能电池，其光电转换效率明显提高。

氮掺杂引入的能级有利于电子的传输和被捕获，从而增强了光电流的产生。

3. 可见光吸收能力：纯TiO2只能吸收紫外光，因此其在可见光区域的利用率较低。

通过氮掺杂，TiO2的禁带宽度缩小，能够吸收可见光，从而提高了材料在可见光区域的利用效率。

四、应用展望氮掺杂二氧化钛具有广泛的应用前景。

一方面，其在环境领域中可以应用于水处理、空气净化等方面；另一方面，其在能源领域中可以用于制备高效光电化学电池、染料敏化太阳能电池等。

溶胶凝胶法制备铁掺杂纳米TiO2薄膜与其性能研究

溶胶凝胶法制备铁掺杂纳米TiO2薄膜与其性能研究

以Ｔ ｉ Ｏｚ 为主 导 的半 导 体 光催 化 氧 化 正 日益 引 起 人 们 的重视 ［ １ ］ 。纳 米二 氧化钛 是 一种较 理想 的光
催 化 剂 ， 由于 它 具 有 氧 化 能 力 强 、无 选 择 性 、能
宽 （ 约３ ． ２ ｅ Ｖ） ，只 能 在 紫 外 区 显 示 光 化 学 活 性 ， 对太 阳能 的利 用 率 小 于 １ Ｏ 。因 此 如 何 提 高 其 光 催化 活 性 是 制 约 二 氧 化 钛 光 催 化 技 术 实 用 的 关 键 。不 少 研 究 者 。 发 现 ，通 过 与 其 它 半 导 体 复
都 可 以提 高 二 氧 化 钛 光 响 应 范 围 。本 文 制 备 了 不 同掺 杂铁 量 的二 氧 化 钛 薄 膜 ，通 过 不 同 因 素 的 对
比研究 ，发现微量 掺杂 时，水 浴处 理并添加适 量 的Ｐ Ｅ Ｇ，比没有掺杂铁 ，不加 Ｐ Ｅ Ｇ 的效果有 明显
收稿 日期 ： ２ ０ １ ３ —０ ３—１ ｉ
０ ． ０ ７ ５ ９ ／ ６ ，０ ． １ ，０ ． １ ５ ，０ ． ２ ９ ／ ５ Ｔｉ Ｏ ２ 粉 末 的
凝胶法＿ ６ ］ ，制备得到纳米二氧化钛胶体 ，并用旋转
涂膜 工 艺 在玻 璃 基 片 上 进 行 镀 膜 ，并 把 胶 体 与 镀
信憩记录材料 ２ ０ １ ３ 年 簿＇ ４ 卷 第 ２ 瀚
研 究 与 开 发
膜玻璃 片 在 不 同温 度 下 退 火 ，得 到 所 需 样 品 ，并 利用 Ｘ ＲＤ，紫外 可见 光 谱 （ ＵＶ／ ｖ ｉ ｓ ） 和 扫描 电镜
摘
要 ：以钛酸丁酯 Ｔｉ（ ＯＣ ４ Ｈ。 ） 、冰 醋酸 、去离子水和 无水 乙醇、含水硝 酸铁等 为原料，采用溶胶一 凝 胶