纳米TiO2粉体的制备及应用进展

第２４卷第３期　２０１３年５月　化学　ＣＨＥＭＩＣＡＬ　研究　ＲＥＳＥＡＲＣＨ　中国科技核心期刊　ｈｘｙｊ＠ｈｅｎｕ．ｅｄｕ．ｅｌｌ　

Ｎ掺杂ＴｉＯ：纳米粉体的制备及其可见光催化性能　

李海燕　，曹玉辉　，张　敏。，杨建军。　

（１．河南大学化学化工学院，河南开封４７５００４；　２．河南大学药学院，河南开封４７５００４；　３．河南大学特种功能材料教育部重点实验室，河南开封４７５００４）　

摘　要：首次以钛酸纳米管（ＮＴＡ）为Ｔｉ的前驱体，以尿素为Ｎ源，采用水热法制备Ｎ掺杂ＴｉＯｚ纳米微粒，并　用Ｘ射线衍射仪（ＸＲＤ）、Ｘ射线光电子能谱仪（ＸＰＳ）、紫外一可见漫反射光谱仪（Ｕｖ＿Ｖｉｓ　ＤＲＳ）、透射电镜　（ＴＥＭ）、傅立叶变换红外光谱（ＦＴ—ＩＲ）等技术对不同条件下制备的产物进行了表征．探讨了尿素的掺杂量、水　热温度对Ｎ掺杂ＴｉＯ。形貌和结构的影响，并以亚甲基蓝为模型反应物考察了其在可见光下的催化性能，结果表　明样品ｕＮ一１３０－１／２催化活性最高．　关键词：水热法；Ｎ掺杂；二氧化钛；钛酸纳米管；可见光催化　中图分类号：Ｏ　６４３　文献标志码：Ａ　文章编号：１００８—１０１１（２０１３）０３—０２４７—０５　

Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｎ－＿ｄｏｐｅｄ　ＴｉＯ２　ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ　ａｎｄ　

ｔｈｅｉｒ　ｖｉｓｉｂｌｅ　ｌｉｇｈｔ－－ｒｅｓｐｏｎｄｅｄ　ｐｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　

ＬＩ　Ｈａｉ—ｙａｎ　，ＣＡＯ　Ｙｕ—ｈｕｉ。，ＺＨＡＮＧ　Ｍｉｎ。，ＹＡＮＧ　Ｊｉａｎ－ｊ　ｕｎ。　（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ　ａｎｄ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｅｎａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｋａｉｆｅｎｇ　４７５００４，Ｈｅｎａｎ，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｐｈａｒｍａｃｙ，Ｈｅｎａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｋａｉｆｅｎｇ　４７５００４，Ｈｅｎａｎ，Ｃｈｉｎａ；　３．Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｆｏｒ　Ｓｐｅｃｉａｌ　Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ｏｆ　Ｍｉｎｉｓｔｒｙ　ｏｆ　Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｈｅｎａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｋａｉ　ｎｇ　４７５００４，Ｈｅｎａｎ，Ｃｈｉｎａ）　

· 20 ·2018 年 4 月中 国 陶 瓷 工 业第 25 卷第 2 期2018 年 4 月Vol.25, No.2Apr. 2018 中 国 陶 瓷 工 业CHINA CERAMIC INDUSTRY

DOI:10.13958/ki.ztcg.2018.02.005

Received date:2017-12-18. Revised date: 2017-12-20.Correspondent author:LIU Shimin, male, Associate Professor.E-mail:lsm@收稿日期：2017-12-18。 修订日期：2017-12-20。基金项目：辽宁省自然科学基金(2015020182)；辽宁省教育厅计划

项目(JDL2017008)支持。

通信联系人：刘世民，男，副教授。纳米TiO2制备及其应用研究进展

王祉诺，李梦雨，郭 玉，梁冬冬，刘世民(大连交通大学材料科学与工程学院， 辽宁 大连 116028)

摘 要：纳米TiO2是具有屏蔽紫外线功能和产生颜色效应的一种宽禁带半导体材料。由于它具有透明性和防紫外线双重功能，使得它一经问世，便在防晒护肤、塑料薄膜制品、木器保护、透明耐用面漆、精细陶瓷等多方面获得了广泛应用，但在实际应用中也存在一些缺陷，如TiO2带隙较宽，光吸收仅限于紫外光区，限制了对太阳光的利用。因此，如何制备性能优异的TiO2纳米粒子成为目前材料研究中的活跃课题之一，具有重要的科学意义。本文综述了TiO2纳米粒子的结构和特点，系统总结了TiO2纳米粒子的物理和化学制备方法；同时介绍了TiO2纳米粒子应用研究进展以及在制备中遇到的问题。关键词：无机非金属材料；TiO2；综述；纳米粒子；制备；应用；研究进展中图分类号：TQ174.75 文献标志码：A 文章编号：1006-2874(2018)02-0020-06

Research Progress of Preparation and Application of Nano-TiO2

溶胶-凝胶法制备TiO2纳米粉

姓名：郭霖 班级：材料物理

学号：110102030021

前言：

纳米材料是由极细晶粒组成、特征尺寸在纳米数量级（1～100nm）的固体材料。由于这种

材料粒子的粒径介于块状物体与原子、分子之间,其特性明显不同于本体物质和微观粒子,具有量

子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应，表现出许多优异的力学、热学、光

学、磁学和电学等性质和新的规律。当粉体的尺寸达到纳米级别时，其比表面积会迅速增加，

同时由于表面效应、小尺寸效应以及量子效应，纳米粉体将表现出许多特殊性能。

TiO2是一种重要的功能材料，除广泛应用于精细化工领域外，还因其具有许多特异的功能

应用于电子工业中。纳米二氧化钛(TiO2)是一种光催化材料，而用作光催化剂的TiO2主要有两

种晶相——锐钛矿相和金红石相。由于纳米颗粒与微米颗粒相比，具有一些独特的性质，如量

子效应、表面-界面效应等，一般在TiO2光催化反应中，都将TiO2制成纳米尺度的粉体[，而

制备具有锐钛矿晶型结构的纳米TiO2粉体是提高、改进其各种功能的有效途径之一。

溶胶-凝胶法原理：

溶胶-凝胶法制备纳米材料属于湿化学法(包括化学共沉淀法，水热法，微乳液法等)中的一

种。该法是指用含高化学活性组分的化合物作前驱体，在液相下将这些原料均匀混合，并进行

水解、缩合化学反应，在溶液中形成稳定的透明溶胶体系，溶胶经陈化胶粒间缓慢聚合，形成

三维空间网络结构的凝胶，凝胶网络间充满了失去流动性的溶剂，形成凝胶。凝胶经过干燥、

烧结固化制备出分子乃至纳米结构的材料。

制备纳米粉体材料的基本原理是，将前驱体（无机盐或金属醇盐）溶于溶剂水或有机溶剂

中，形成均相溶液，溶质与溶剂产生水解或醇解反应，反应生成物聚集成1nm左右的粒子并组

成溶胶，然后通过缩聚反应形成湿凝胶，最终经过干燥和后续热处理等过程得到纳米粉体材料。

制备优点：

溶胶-凝胶法制备TiO2纳米粉体，采用溶胶-凝胶法具有设备投资少、易于控制、操作简单、

纳米Ti()2的制备研究进展／陈宏等55

纳米Ti02的制备研究进展’

陈宏1，张木1，李晨曦2

(1沈阳工业大学石油化工学院，辽阳111003；2沈阳工业大学材料科学与工程学院，沈阳110023)

摘要根据近年来国内外纳米Ti02的研究状况，阐述了纳米Ti02粉体和薄膜的制备方法，并对各种制备方

法的优点和不足加以比较和评述，指出了纳米Ti02的发展方向应是以降低制备成本，加强纳米Ti02的复合改性以

提高其光催化活性。

关键词纳米粉体纳米薄膜二氧化钛

中图分类号：TB383文献标识码：A

ResearchProgressinPreparationofNano-Ti02

CHENHon91，ZHANGMul，LIChenxi2

(1SchoolofPetrochemicalEngineering，ShenyangUniversityofTechnology，Liaoyang111003；

2SchoolofMaterialsScienceandEngineering，ShenyangUniversityofTechnology，Shenyang110023)

AbstractOnthebasisofthecurrentstudystateofTiOz，variouspreparationmethodsofnanometerTiQ

powdersandnanometerTi02filmsareintroduced．Theadvantagesanddisadvantagesofdifferentmethodsaredescribed

inthispaper．It’Spointedoutthatthethefutureorientationofthepreparationtechnologiesshouldbefocusedoncutting

costandimprovingthephotocatalyticactivitybystengtheningthemodificationofnanometerTi02．