TiO_2纤维的制备及其光催化活性研究

TiO2光催化剂的制备及其光催化性能研究梁健;梁耀龙;唐奇;张缇【摘要】以钛酸四丁酯、乙醇为原料,通过溶胶—凝胶法制备了TiO2纳米粉体,并采用XRD、TEM等手段对样品进行结构表征.XRD结果表明,TiO2纳米粉体晶相为锐钛矿型,平均粒径大约为6-12nm.样品对甲基橙溶液进行了降解实验,实验结果显示,TiO2纳米粉体对甲基橙的光催化作用明显.最佳制备工艺条件为:钛酸丁酯与乙醇的体积比为1∶11,在pH值为2-3下,搅拌2小时,在500℃下煅烧.【期刊名称】《中国陶瓷工业》【年(卷),期】2014(021)002【总页数】5页(P1-5)【关键词】TiO2;光催化剂;溶胶-凝胶法;甲基橙溶液【作者】梁健;梁耀龙;唐奇;张缇【作者单位】景德镇陶瓷学院,江西景德镇333001;欧神诺陶瓷有限公司,广东佛山528000;欧神诺陶瓷有限公司,广东佛山528000;欧神诺陶瓷有限公司,广东佛山528000【正文语种】中文【中图分类】TQ175.9自1972年Fujishima和Honda报道了在光电池中光辐射TiO2可持续发生氧化还原反应后，TiO2在研究领域和工业生产上的潜在应用引起了越来越广泛的关注。

1985年日本的Tadashi等首先报道TiO2在紫外灯照射下具有杀菌作用，1998年日本东京大学先进科学技术研究中心Kayano等人发表了二氧化钛薄膜光催化剂抗菌和解毒作用的研究论文。

证实了二氧化钛光催化剂不仅可以杀死细菌，而且可以彻底将细菌的残骸分解，避免了细菌残骸分解出的内毒素对人类的二次毒害。

自此，由于TiO2光催化技术在降解有机物及消毒杀菌方面表现出极大的技术优势近年来引起了人们广泛的兴趣。

光催化氧化技术具有反应条件温和、能耗低、操作简便、可减少二次污染及可用太阳光为反应光源等突出特点，能有效降解几乎所有的有机污染物，并最终生成H2O、CO2等无机小分子，显示出在环保领域广阔的应用前景。

光催化反应指在有光参与的情况下，发生在催化剂及其表面吸附物(如H2O、O2分子和被分解物等)多相之间的光化学反应。

介孔TiO2纤维的制备及其光催化性能包南;张锋;马志会;刘鑫;孙剑;刘峰【期刊名称】《化工环保》【年(卷),期】2007(027)003【摘要】采用溶胶-凝胶和水蒸气活化热处理技术制备了介孔TiO2纤维,考察了各种因素对介孔TiO2纤维光催化活性的影响,并对介孔TiO2纤维结构进行了表征.介孔TiO2纤维的最佳制备条件:n(TBOT):n(C6H10O3):n(H2O):n(C3H8O)=1:0.4:2.0:16,搅拌时间80 min,Si 与Ti的摩尔比为0.15,采用分段程序升温工艺,活化温度为700℃.所得介孔TiO2纤维比表面积为127.7 m2/g,最可几孔径为7.3 nm,具有极高的热稳定性及抗晶型转变能力,反应时间75 min时活性艳红X-3B降解率为99.3%.【总页数】5页(P204-208)【作者】包南;张锋;马志会;刘鑫;孙剑;刘峰【作者单位】山东大学,环境科学与工程学院,山东,济南,250100;山东大学,环境科学与工程学院,山东,济南,250100;山东大学,环境科学与工程学院,山东,济南,250100;山东大学,环境科学与工程学院,山东,济南,250100;山东大学,环境科学与工程学院,山东,济南,250100;山东大学,环境科学与工程学院,山东,济南,250100【正文语种】中文【中图分类】X703【相关文献】1.介孔TiO2纳米纤维的制备及其光催化性质的研究 [J], 王巍;张轲楠2.胶原纤维为模板制备介孔TiO2纤维及光催化活性研究 [J], 蔡莉3.有序介孔TiO2纳米纤维及其串联光催化水处理-产氢性能 [J], 黄国城; 刘学艳; 施双汝; 李斯坦; 肖正涛; 甄伟前; 刘升卫; 王保强4.镧掺杂介孔TiO2光催化剂的制备、表征及其光催化性能 [J], 石中亮; 赖虹; 姚淑华; 王少峰5.木质纤维基碳量子点/介孔TiO2复合体系的构建及光催化性能的研究 [J], 严亚韩;桑然然;刘苇;宁晨汐;侯庆喜;李劲松;王玉因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

纳米TiO2的制备及催化活性研究材料物理与化学龚舒学号：113111008参考文献：1、褚道葆沈广霞等Ti表面修饰纳米TiO2膜电极的电催化活性高等学校化学学报2002年4月第4期：678-681摘要：用电化学合成法在Ti表面修饰一层纳米TiO2膜，TEM和XRD测试表明晶型为锐钛矿型，晶粒平均尺寸为25nm。

用循环伏安法、循环方波伏安法和电解合成法研究了纳米TiO2膜电极具有异相氧化还原催化行为，膜中的Ti（Ⅳ）/Ti （Ⅲ）作为媒质间接电还原硝基苯未对氨基苯酚，收率和电流效率分别达到91.6和95.2%。

评述：纳米TiO2膜电极由于具有独特的光电和电化学性质，已成为当前研究的热点。

无论是电极的制备与表征，还是光电化学研究均有大量报道，但有关纳米TiO2膜电极对有机反应的电催化性质研究却鲜有报道。

本文报道一种低成本高效率制备纳米TiO2膜电极的电化学合成法。

2、李秀艳，杨贤锋不同介质中水热合成纳米Ti02粉体及其光催化性能研究无机材料学报2008年11月第23卷第6期摘要：以钛酸四丁酯为原料，采用水热法分别以蒸馏水、有机小分子化合物(正丁醇、丙二酸和乙二胺水溶液)和无机酸(HN03、H2S04和HCl)为介质合成了Ti02纳米粉体．通过XRD和TEM对所得Ti02粉体进行了表征，研究不同介质对所得Ti02粉体的晶相组成、颗粒尺寸及形貌的影响．结果表明：以蒸馏水为介质时所得锐钛矿Ti02的颗粒尺寸分布不均匀；有机化合物抑制锐钛矿型Ti02各向异性生长趋势的能力为：正丁醇>丙二酸>乙二胺；相同实验条件下，HCl、H2S04及HN03体系中分别获得金红石、锐钛矿及锐钛矿和金红石混晶Ti02．光催化降解甲基橙的研究表明，锐钛矿和金红石混晶Ti02的光催化活性要高于纯锐钛矿结构；纯金红石型Ti02的光催化活性最差。

3、周民杰曾振欧等纳米Ti02／Sb205涂层的光生阴极保护研究无机材料学报2009年5月第24卷第3期摘要：采用溶胶一凝胶法在304不锈钢表面制备了纳米TiO2：／Sb2O5，叠层涂层．用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)对涂层表面形貌、晶体结构以及组成进行表征．采用电化学方法研究涂层的光电化学性能与光生阴极保护特性．结果表明，所制备的纳米Ti02／Sb2O5，叠层涂层表面连续、均匀、致密；XRD分析表明纳米TiO2：为锐钛矿型；XPS分析表明纳米涂层表面与内层均由Ti、Sb、O、C四种元素组成；稳定电位与极化曲线测试表明，在3％NaCl溶液中，纳米TiO2：／Sb2O5，叠层涂层的光电化学性能低于纯纳米TiO2涂层，但纳米TiO2：／Sb2O5，涂层经紫外光照lh，停止紫外光照后的延时阴极保护作用可达4h．通过研究分析，提出了一种新的纳米叠层涂层光生阴极保护作用机理．4、崔晓莉江志裕纳米TiO2薄膜的制备方法化学进展2002年9月第14卷第5期摘要：本文对纳米TiO2薄膜的各种制备方法，包括基于溶胶-凝胶的涂层方法、电沉积、化学气相沉积、物理气相沉积、自组装制膜，以及喷雾热分解等方法的研究进展进行了综述。

当代化工研究Modem Chemical Research35 2021・05基础研究氮掺杂花状黑色二氧化钛(TQ)的制备及光催化性能研究*秦莲郭紫露刘娜马海燕王强段志英(西北民族大学化工学院甘肃730000)摘耍：本论文以金属钛粉和尿素为原料，利用水热法制备出氮掺杂黑色二氧化钛(Ti()2)光催化剂，并对其光催化性能进行了红外光谱、紫外光谱和SEM等表征实验，探讨了氮掺杂花状黑色二氧化钛(Tit)2)光催化剂的光催化性能.将甲基橙溶液作为目标降解染料，在模拟太阳光条件下照射含有不同氮掺杂含量的光催化剂的甲基橙溶液，紫外一可见分光光度计测试不同光催化剂的光催化性能.通过对不同形貌，不同掺杂量的催化剂比较研究，探讨结构与光催化性能之间丝关系.实验结果表明：以尿素:黑色花状二氧化钛=2:1餉比例制备的氮掺杂花状黑色二氧化钛催化剂对甲基橙溶液的催化降解效果最好，提高了对染料的降解作用°关键词：水热法；氮掺杂；花状黑色二氧化钛；可见光催化中图55•类号：0文献标识码：AStudy on Preparation of Nitrogen Doped Flower Black Titanium Dioxide(TiO2)and ItsPhotocatalytic PerformanceQin Lian,Guo Zilu,Liu Na,Ma Haiyan,Wang Qiang,Duan Zhiying(School of Chemical Engineering,Northwest University for Nationalities,Gansu,730000) Abstract:In this paper,the nitrogen-doped black titanium dioxide(RO)photocatalyst was prepared by hydrothermal method using titanium powder and urea as raw materials.The photocatalytic performance of the nitrogen-doped f lower black titanium dioxide(TiO^photocatalyst was studied by infrared spectroscopy,ultraviolet spectroscopy and SEM.Methyl orange solution was used as the target dye for degradation.Methyl orange solution containing different nitrogen doping content was irradiated under simulated sunlight conditions.The photocatalytic performance of different p hotocatalysts was tested by UV-Vis spectrophotometer.The relationship between the structure and p hotocatalytic p erformance was studied by comparing the catalysts with different morphologies and doping amounts.The experimental results showed that the nitrogen-doped f lowery black titanium dioxide catalyst prepared yvith the ratio of u rea to black f lowery titanium dioxide=2:l had the best catalytic degradation effect on methyl orange solution,which improved the degradation effect of d ye.Key words：hydrothermal method^N-doped\floral black titanium dioxide^visible light catalysis随着人类生活方式的改变和工业化的持续发展，如危险响口甸。

TiO2复合纳米纤维的制备及其光催化性能研究的开题报告第一部分：选题背景和意义TiO2作为一种典型的光催化材料，具有良好的化学稳定性、生物相容性和催化效率，在环境治理、光催化降解污染物以及光催化合成等领域具有广泛的应用前景。

然而，TiO2材料本身的一些缺点，如光吸收能力和电子传递效率的不足，限制了其在实际应用中的效果。

因此，利用复合材料提高TiO2的光催化性能成为目前的研究热点之一。

纳米纤维是一种具有极高比表面积和孔隙率的材料，可以为TiO2提供更多的活性位点，拓展其光响应范围和提高电子传递效率。

TiO2复合纳米纤维材料具有高效的光催化降解污染物能力，在环境治理和光催化合成领域有着广泛的应用前景。

因此，本文拟通过TiO2复合纳米纤维的制备及其光催化性能研究，深入探究其制备工艺及光催化机理，为实现TiO2复合纳米纤维的高效应用提供基础研究支持。

第二部分：研究内容和方法2.1 研究内容本研究以聚合物材料为模板，通过静电纺丝和热处理技术制备TiO2复合纳米纤维材料。

通过改变制备条件，探究不同制备条件对TiO2复合纳米纤维结构和光催化性能的影响。

通过考察TiO2复合纳米纤维材料对甲基橙等有机污染物的光催化降解性能，探究其光催化机理。

2.2 研究方法a) 材料制备：采用静电纺丝和热处理技术制备TiO2复合纳米纤维材料，通过改变制备条件探究其结构和性能之间的关系。

b) 材料表征：利用扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、X射线衍射（XRD）等技术对制备的材料进行形态学和结构表征，探究其微观结构和物理化学性质。

c) 光催化实验：采用紫外-可见吸收光谱、荧光光谱等技术对材料的光催化性能进行表征，探究其降解有机污染物（如甲基橙）的能力及其光催化机理。

第三部分：预期成果和创新点3.1 预期成果本研究拟通过TiO2复合纳米纤维的制备及其光催化性能研究，制备新型的TiO2复合纳米纤维材料，探究其光催化性能及其降解有机污染物的机理，达到提高TiO2光催化降解污染物效率的目的。

TiO2溶胶的制备及其光催化性能一、实验目的1•掌握水解法制备TiO2溶胶的基本原理；2.掌握多相光催化反应的催化剂活性评价方法；3•掌握紫外分光光度计的测试原理。

二、TiO2光催化简介1•光催化反应原理自从1972年日本学者Fujishima和Honda在n型半导体TiO2单晶电极上实现了水的光电催化分解制氢气以来，多相光催化技术开始引起世界各行各业科技研究者的极大关注。

半导体多相光催化技术作为一种环境友好型的新型催化技术，在环境治理、新能源开发以及有机合成等领域都有着广泛的应用。

TiO2是n型半导体，根据固体能带理论，TiO2半导体的能带结构是由一个充满电子的低能价带(valenceband，V.B.)和空的高能导带(conductionband，C.B.)构成。

价带和导带之间的不连续区域称为禁带(禁带宽度Eg)。

TiO2(锐钛矿)的Eg=3.2eV,相当于387nm光子的能量。

当TiO2受到波长小于387nm的紫外光照射时，处于价带的电子就可以从价带激发到导带(e-)，同时在价带产生带正电荷的空穴(h+)，从而形成电子-空穴对。

当光生电子和空穴分别扩散到催化剂表面时，和吸附物质作用后会发生氧化还原反应。

其中空穴是良好的氧化剂，电子是良好的还原剂。

大多数光催化氧化反应是直接或间接利用空穴的氧化能力。

空穴一般与TiO2表面吸附的H2O或OH-离子反应形成具有强氧化性的氢氧自由基OH・，它能够无选择性氧化多种有机物并使之彻底矿化，最终降解为CO2、H2O等无害物质。

而光生电子具有强的还原性可以还原去除水体中的金属离子。

光催化过程的基本反应式如下：TiO2+hv(>TiO2的禁带宽度3.2eV)—h++e-h ++e -—>hv （或热量）H 2OH ++OH -OH -+h +f•OHH 2O+h +f•OH +H+空气中游离氧的作用就犹如电子的受体，可形成超氧负离子・02-,超氧负 离子与羟基自由基一样也是强氧化还原活性的离子，它们可以氧化和降解半导 体表面上甚至其附近的许多细菌和其他有机物。

静电纺丝制备TiO2复合纤维光催化剂的研究进展作者：徐淑芝巩桂花王俊国汪鸿来源：《科教导刊·电子版》2017年第33期摘要静电纺丝技术制备的TiO2复合纳米纤维，具有高比表面积、纳米尺寸效果、形貌的多样性和利于回收等特点，与复合半导体的优势结合，显著提高了光催化活性，在光催化领域有着重要作用。

关键词静电纺丝 TiO2 复合光催化中图分类号：TB34 文献标识码：ATiO2是一种传统的、使用最为广泛的半导体光催化材料，但由于TiO2对光吸收范围较窄、禁带宽度较大，太阳能利用率不足，光生电子和空穴的复合率较高，产生的活性羟基自由基减少，影响光催化的效率，而且TiO2普遍存在颗粒细小，难以回收，吸附效果不佳等缺点。

采用静电纺丝技术制备的复合半导体纳米纤维，既具有高比表面积、纳米尺寸效果、形貌的多样性和利于回收等特点，也能充分发挥复合半导体的优势，显著提高了光催化活性。

本文重点介绍静电纺丝技术制备TiO2复合纤维光催化剂的研究。

1静电纺丝技术静电纺丝是指聚合物溶液或熔体在高压电场作用下，电场力克服聚合物液滴表面张力形成喷射流，通过溶剂的挥发、纤维固化，形成无纺布状排列的纳米级纤维膜的纺丝方法。

可以制备直径为几十纳米到几微米的纤维，如纳米线、纳米带、纳米管、纳米电缆等纳米纤维。

目前，通过对喷嘴的改进，采用单喷嘴电纺、并列喷嘴电纺、共轭对喷电纺、同轴多层喷嘴电纺等方式可以制备纳米线、纳米带、纳米管、同轴纳米电缆等单一、复合体系的纳米纤维。

2静电纺丝制备TiO2复合纤维光催化剂的研究2.1单喷嘴电纺制备TiO2复合纳米纤维单喷嘴电纺可以直接一步制备TiO2复合纳米纤维，也可以先电纺制备TiO2纳米模板纤维，再通过其它方法负载另一种物质得到复合纤维。

任小赛等通过静电纺丝法制备了SiO2/TiO2光催化剂，适量硅的掺入可以增大TiO2的比表面积，明显改善了TiO2的催化活性，其中10%硅掺量的SiO2/TiO2对双酚A的降解率可达98.5%，是纯TiO2的1.63倍。

TiO2 纳米纤维的制备及光催化性能研究摘要TiO2是一种重要的无机化工产品，TiO2纤维被广泛应用于抗菌保洁、净化空气、污染物降解等领域，由于其光催化效率高，化学性质稳定，使用过程不会产生毒害物质和二次污染，因此有着十分广阔的应用前景。

本文将对TiO2 纳米纤维的制备方法进行分析，并通过实验对TiO2 纤维的光催化性能进行研究。

关键词TiO2 纳米纤维；光催化性能；制备方法中图分类号O6 文献标识码A 文章编号1674-6708 （2015）152-0109-01通常情况下TiO2 纤维晶粒粒径减小的同时，其光催化性能也相应的提高，且当TiO2 纤维的光催化性能最佳时，其粒径往往处于5nm 到50nm 之间。

以往，业界采用钛酸盐晶须脱碱、水热法、溶剂热法等方法制备TiO2 纤维，而采用这些方法难以制备出纳米级的TiO2 纤维。

目前，业界制备TiO2 纤维最普遍的方法是溶胶一一凝胶法和静电纺丝法。

随着TiO2 纳米纤维优秀的光催化性能逐渐被挖掘出来，其应用范围日趋扩大，市场前景十分广阔，积极研究TiO2 纳米纤维的制备技术，对于促进其应用领域的技术发展有着重要的意义。

1 TiO2 纳米纤维无纺布的制备目前，在TiO2 纤维的众多制备方法中，最常见的包括静电纺丝法和溶胶一一凝胶法，现将两者的原理与特点介绍如下。

1.1静电纺丝法制备TiO2纳米纤维历经十几年的发展，基于高压静电场下导电流体产生高速喷射的原理，静电纺丝作为一种能够简单、快捷地制备高质量的TiO2 纤维的技术已经得到普遍认可和广泛重视。

静电纺丝法制备TiO2 纤维的基本原理如下：高压静电场下，聚合物溶液的电荷之间产生静电斥力，静电斥力大于液体表面张力时，导电液体从喷口高速喷出形成稳定的细流，喷射过程中，纤维保持一定电荷量并逐渐干燥变细，最终落在接收板上形成微纳米级的TiO2 纤维。

通过静电纺丝法制备出来的TiO2纤维，具有较高的比表面积、表面活性，在力学性能、导电性能、吸附性能等方面均明显优于传统方法制备出来的TiO2纤维，除此之外，静电纺丝法制备的TiO2 纤维还具有良好的过滤性、粘合性、保温性以及阻隔性等等，这使得静电纺丝法制备的TiO2 纳米纤维应用范围更广。