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工业技术DOI：10.16660/ki.1674-098X.2010-5640-3673TiO 2多元纳米复合材料的制备及光催化性能研究①张启媛 韩泽森 韩志国 刘静 朱禹*(泰州学院医药与化学化工学院 江苏省手性医药化学品生物制造重点建设实验室 江苏泰州 225300)摘 要：通过煅烧的方法将TiO 2和g-C 3N 4复合，制备g-C 3N 4/TiO 2二元复合材料。
在g-C 3N 4/TiO 2上原位生长g-C 3N 4/TiO 2/UiO-66三元复合催化剂。
通过探究复合光催化材料对四环素的光催化降解反应，分析了其对四环素的光催化降解性能。
结果表明：三元复合光催化剂的光催化降解性能一般优于二元优于一元，其中g-C 3N 4/TiO 2/UiO-66（2：1)对四环素的去除效果最好，对四环素的去除率达到75%以上；g-C 3N 4/TiO 2（2：1）制备的g-C 3N 4/TiO 2/UiO-66（1：1)三元复合材料的光催化性能最好。
关键词：TiO 2 g-C3N4 UiO-66 四环素 光催化性能中图分类号：TB383.1 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2021)01(c)-0036-04Study on Preparation and Photocatalytic Performance of TiO 2NanocompositeZHANG Qiyuan HAN Zesen HAN Zhiguo LIU Jing ZHU Yu *(Jiangsu Key Laboratory of Chiral Pharmaceuticals Biomanufacturing, College of Pharmacy and Chemistry& Chemical Engineering, Taizhou University, Taizhou, Jiangsu Province, 225300 China)Abstract: G-c 3n 4 / TiO 2 binary composites were prepared by calcining TiO 2 and g-c 3n 4. In situ growth of g-c 3n 4 / TiO 2 / uio-66 ternary composite catalyst on g-c 3n 4 / TiO 2. By exploring the photocatalytic degradation of tetracycline by composite photocatalysis materials, the photocatalytic degradation performance of tetracycline was analyzed. The results show that: the photocatalytic degradation performance of ternary composite photocatalyst is generally better than that of binary composite photocatalyst, in which g-c3n4 / TiO2 / uio-66 (2:1) has the best removal effect on tetracycline, and the removal rate of tetracycline reaches more than 75%; the photocatalytic performance of g-c 3n 4 / TiO 2 / uio-66 (1:1) ternary composite prepared by g-c 3n 4 / TiO 2 (2:1) is the best.Key Words: TiO 2; g-c 3n 4; UiO-66; Tetracycline; Photocatalytic performance①基金项目：江苏省高校自然科学基金(项目编号：17KJB150037, 18KJD150006)，泰州市社会发展项目(项目编号：SSF20190047), 江苏省大学生创新创业项目（项目编号：202012917040Y ）。
1. 纳米TiO 2粉体制备方法物理法 气相冷凝法:预先处理为气相的样品在液氮的气氛下冷凝成核制得纳米TiO2 粉体,但该法不适于制备沸点较高的半导体氧化物高能球磨法:工艺简单,但制得的粉体形状不规则,颗粒尺寸分布宽,均匀性差化学法 固相法:依靠固体颗粒之间的混合来促进反应,不适合制备微粒液相法:就是将钛的氯化物或醇盐先水解生成氢氧化钛(或羟基氧钛) ,再经煅烧得到TiO2. 研究最广泛。
以四氯化钛为原料,其反应为TiCl4 + 4H2O → Ti (OH) 4 + 4HCl ,Ti (OH) 4 → TiO2 + 2H2O.以醇盐为原料,其反应为Ti (OR) 4 + 4 H2O → Ti (OH) 4 + 4 ROH ,Ti (OH) 4−−−→煅烧TiO2 + 2 H2O. 主要包括硫酸法、水解法、溶胶-凝胶(Sol2gel) 法、超声雾化、热解法等。
溶胶- 凝胶法就是将钛醇盐制备成二氧化钛溶胶. 为了得到多孔催化剂,通常采用煅烧等方法将凝胶进行干燥,去除溶剂,制得干凝胶. Dagan 等[25 ]采用超临界干燥法所制得的TiO2气凝胶孔隙率为85 % ,比表面积高达600 m2·g - 1 ,晶粒尺寸为5. 0 nm ;对水杨酸的光催化氧化表明该催化剂具有比Degussa P - 25 TiO2粉末更高的催化活性.气相法:其核心技术是反应气体如何成核的问题. 通过四氯化钛与氧气反应或在氢氧焰中气相水解获得纳米级TiO2 ,目前德国Degussa 公司P-25 粉末光催化剂是通过该法生产的常用的化学制备方法有溶胶-凝胶法、沉淀法、水解法、喷雾热解法、水热法和氧化- 还原法等。
2. 纳米TiO2薄膜制备方法：除了与粉体制备相同的制备方法如溶胶-凝胶法、热解法外,还有液相沉积法、化学气相沉积法、磁控溅射法等。
溶胶-凝胶法(Sol-Gel)：制备的薄膜纯度高,且制备工艺简单,易批量生产;水热合成法：通过水解钛的醇盐或氯化物前驱体得到无定形沉淀，然后在酸性或碱性溶液中胶溶得到溶胶物质，将溶胶在高压釜中进行水热Ostwald熟化。
纳米TiO粉体的制备与表征2一：引言•纳米材料是指在三维空间中至少在一维方向上尺寸在1-100nm 之间并具有特殊性能的材料，这大约相当于10~100个原子紧密排列在一起的尺度。
由于纳米材料至少在一维方向上为纳米尺度，所以纳米材料具有普通材料所不具背的性能，如表面效应、小体积效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等。
因此纳米TiO 2粉体具备许多特殊的功能比如性能稳定、无毒、光催化活性高、价格低廉、耐化学腐蚀性好，是良好的光催化剂、消毒剂杀菌剂。
•光催化作为一种新型环境净化技术引起人们越来越多的关注。
纳米TiO2以良好的性能稳定、效率高、无二次污染、成本低廉等优点，在光催化降解废水中的有机物方面具有广阔的应用。
面临的问题：催化的效率比较低,而且对太阳能的利用率比较低。
二：TiO简介21：TiO2特性纳米TiO2作为一种新型的功能材料，是目前应用最广泛的一种纳米材料。
纳米二氧化钛具有粒径小、吸收紫外光能力强以及良好的随角异色、光催化和抗菌杀毒等优点。
纳米TiO2晶体主要有锐钛型和金红石型两种晶型。
金红石型晶体则主要用于防紫外线、增强、增韧、降解有机污染物，是一种环保型产品；锐钛型晶体的主要作用有抗菌，分解有机物。
锐钛型纳米TiO2是一种新型抗菌剂，具有良好的杀菌效用、耐热性好、安全性能佳、持续性长、使用方便；在抗菌过程中可以生成具有很强化学活性的自由基，因此能有效地分解空气中多种有毒气体。
金红石型纳米TiO2具有高光催化活性，抗紫外线能力强等优点。
对长波区紫外线的阻隔以散射为主，对中波区紫外线的阻隔则以吸收为主。
2：TiO2的光催化机理当能量大于TiO2禁带宽度的光照射半导体时，光激发电子跃迁到导带，形成导带电子(矿)，同时在价带留下空穴(矿)。
由于半导体能带的不连续性，电子和空穴的寿命较长，它们能够在电场作用下或通过扩散的方式运动，与吸附在半导体催化剂粒子表面上的物质发生氧化还原反应，或者被表面晶格缺陷俘获。
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。
纳米ＴｉＯ２／粉煤灰复合材料的制备及光催化性质＊李 娟，朱 艺，李 改，张胜义，金葆康，田玉鹏（安徽大学化学化工学院，安徽合肥２３００３９）摘 要： 为了提高ＴｉＯ２的光催化效果，使催化剂易于回收再利用，利用粉煤灰为载体，采用低温超声水热法制备纳米ＴｉＯ２／粉煤灰复合光催化剂。
借助Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）、扫描电镜（ＴＥＭ）、红外（ＩＲ）和紫外－可见（ＵＶ－Ｖｉｓ）光谱分析对产物进行了表征，研究了ＴｉＯ２加入量、超声时间等对复合物形貌、晶型和性能的影响。
光催化降解亚甲基蓝的实验结果表明，由于ＴｉＯ２和粉煤灰的共同作用，所得复合光催化剂的性能优于纯ＴｉＯ２的光催化性能。
关键词： ＴｉＯ２；粉煤灰；复合物；光催化中图分类号： ＴＱ１７４．１文献标识码：Ａ文章编号：１００１－９７３１（２０１１）增刊Ⅲ－０５２１－０３１ 引 言ＴｉＯ２无毒、性能稳定、价格低廉，可光催化分解环境污染物。
但是悬浮态纳米ＴｉＯ２颗粒细小，水处理后往往难以回收重复利用，因而ＴｉＯ２的负载固定研究受到了人们的关注。
已报道的载体有：玻璃、陶瓷、石英、泡沫塑料、硅胶、活性炭等［１－５］。
粉煤灰（ＦＡ）是燃煤电厂的外排废弃物，是由Ｓｉ、Ａｌ、Ｃａ、Ｆｅ、Ｃ等元素组成的海绵状和空心球状的细小颗粒，具有很大的比表面积和吸附性能［６］。
将粉煤灰与ＴｉＯ２复合制备光催化剂，不仅可以减少ＴｉＯ２用量，有利于回收重复使用，而且粉煤灰本身的吸附等作用可以促进有机物的光催化分解。
陆洪彬等［７］曾利用ＴｉＯ２粉与粉煤灰的复合物制备隔热填料和外墙隔热涂料。
本文采用低温超声水热法制备纳米ＴｉＯ２／粉煤灰复合光催化剂，日光降解亚甲基蓝的结果表明，所得光催化剂具有良好的光催化活性。
２ 实 验２．１ 试剂和仪器２．１．１ 试剂钛酸四丁酯（Ｔｉ（ＯＣ４Ｈ９）４）、无水乙醇（Ｃ２Ｈ５ＯＨ）、亚甲基蓝（ＭＢ）均为分析纯，实验用水为一次蒸馏水。
２．１．２ 仪器高频超声清洗器（ＫＱ－３００ＴＤＥ型，昆山市超声仪器有限公司），真空干燥箱（ＤＺＦ－６０５０型，上海博迅实业有限公司），Ｘ射线衍射仪（ＸＲＤ，Ｙ－４Ｑ型，丹东射线仪器工业公司），扫描电子显微镜（ＳＥＭ，Ｓ－４８００，日立公司），紫外－可见分光光度计（７５２ＰＣ型，上海光谱仪器有限公司），傅立叶红外光谱仪（Ｎｅｘｕｓ－８７０型，Ｎｉｃｏｌｅｔ公司）。
ZnO，TiO_2，ZnO/TiO_2复合粉体的制备及紫外—可见吸收性能随着人类健康意识的增强和纳米材料科学技术的发展,相对传统有机抗紫外剂,纳米ZnO和TiO_2因其具有光学性能良好、化学性能稳定、无毒等优点,已成为紫外屏蔽领域研究的热点。
然而鉴于二者在不同紫外波段的屏蔽能力不同,纳米ZnO-TiO_2复合粉体由于结合了ZnO和TiO_2的优点,作为一种性能优异的广谱紫外屏蔽剂,其应用亦为一个新颖而有前景的研究课题。
本论文主要针对纳米ZnO、TiO_2及ZnO-TiO_2复合粉体的制备及其合成条件对紫外-可见光吸收性能的影响进行了研究,从而为紫外屏蔽剂的研究提供了实验和理论依据。
首先以ZnSO_4·7H_2O和Na_2CO_3为主要原料,采用共沉淀法反应得到纳米ZnO粉体。
讨论了煅烧温度及分散剂种类对ZnO紫外-可见吸收性能的影响。
通过XRD、TEM、紫外-可见吸收光谱对粉体成分、形貌及性能进行表征。
XRD结果表明在300℃以上的温度下热处理2h,全部转化为六角纤锌矿结构的ZnO。
由TEM照片可知,煅烧温度为400℃的粉体粒径约为10nm,且随着温度升高,晶粒变大。
紫外-可见吸收光谱表明当温度低于500℃时,其紫外-可见光吸收性能取决于结晶程度,煅烧温度越高吸收性能越好。
而热处理温度高于500℃时,紫外-可见光吸收性能取决于颗粒大小,温度越高吸收性能越差。
500℃煅烧得到的纳米ZnO粉体在370nm处紫外光吸光度可达到99%,且在可见光区有良好的透光度。
进一步对制备过程进行完善,在制备过程中加入不同分散剂(PVP,PEG)后,对500℃煅烧得到的纳米ZnO粉体的紫外-可见光吸收性能检测,加PVP的最好,优于加PEG和不加分散剂的。
其次以TiCl_4和NH_3·H_2O为主要原料,采用共沉淀法反应得到纳米TiO_2粉体。
通过XRD、TEM、紫外-可见吸收光谱对粉体成分、形貌及性能进行表征。
不同晶型的纳米TiO2粉体的低温制备及光催化性能纳米TiO2作为一种新型的无机半导体材料, 具有独特的物理和化学特性, 主要用于光催化剂和太阳能转化等领域。
而纳米TiO2粉体以其比表面积大、表面能及表面结合力大, 表面活性中心多的特点, 应用较为广泛。
其粉体的分离和回收较困难, 不利于催化剂的再生和再利用, 可以通过TiO2催化剂的固定化, 寻找合适的载体, 将粉体制成薄膜等方法解决。
一般而言, 在自然界中TiO2主要以锐钛矿型、金红石型和板钛矿型三种形式存在, 前两种晶型可以通过合成的方法制备, 而板钛矿型主要是天然存在的晶型。
在稳定性方面, 锐钛矿和板钛矿型TiO2是亚稳态相, 在一定的条件下可以转变为金红石型, 锐钛矿型TiO2在热处理温度高于550℃时开始向金红石型转变。
由于晶型的不同, 它们表现出的物理、化学性质也不一样, 金红石型TiO2具有很强的散射和吸收紫外线能力, 锐钛矿型TiO2则具有很好的光催化活性。
目前,制备纳米TiO2的方法主要有物理法和化学法, 通过物理方法可以制得分散性好, 粒径符合要求并且纯度较好的纳米TiO2, 但由于该方法要求设备较复杂、成本较高, 很少在实验室中采用。
化学法制备又可以分为气相法和液相法, 较常采用的有沉淀法、水热法、溶胶- 凝胶法和微乳液法。
本试验以廉价的TiCl4为前驱体, 采用反应条件易控制的水解法来制备纳米TiO2, 并通过控制反应条件制备不同晶型的纳米TiO2。
1 试验方法1.1 纳米TiO2粉体的制备本试验采用TiCl4直接水解法制备不同晶型的纳米TiO2。
制备锐钛矿型TiO2时, 以TiCl4为前驱体, 在冰水浴( 本试验采用纯冰块) 的条件下, 将一定量的TiCl4溶液缓慢滴入蒸馏水中, 并不断的搅拌直到冰块完全溶解为止, 之后将浓硫酸滴加到所得的TiCl4水溶液中, 充分搅拌, 整个混合过程中溶液的温度应控制在0 ℃以下, 溶液中TiCl4的浓度为1 mol/L, 浓硫酸与TiCl4的摩尔比为1∶20。
纳米T i()2的制备研究进展／陈宏等55纳米T i02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T i02的研究状况，阐述了纳米T i02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：AR e s ear c h Pr ogr es s i n P r epa r a t i on of N ano-T i02C H E N H on91，Z H A N G M ul，L I C henxi2(1Sc hool of P e t r ochem i ca l E ngi ne er i ng，She nyang U n i ve r si t y of Tec hnol ogy，L i aoya ng111003；2Sc hool of M at er i a l s Sci ence a nd E ngi ne er i ng，She nyang U ni ve r si t y of Tec hnol ogy，S he nya ng110023)A bs t ract O n t he basi s of t he cu r r en t st udy s t at e of T i O z，var i ous pr epa r at i on m et h ods of nanom e t er T i Qpow de r s and nanom e t er T i02f i l m s ar e i nt r oduc ed．T he a dva nt age s a nd di sa dva nt a ge s of di f f er ent m et h ods ar e de scr i be di n t h i s pape r．It’S poi nt e d ou t t hat t he t he f ut ur e or i ent a t i on of t he pr epa r at i on t e chnol ogi es sh oul d be f ocuse d o n cut t i ngcos t and i m provi ng t he phot ocat al y t i c act i v i t y by st engt heni ng t he m od i f i cat i o n of nanom e t er Ti02．K ey w or ds nanom e t er pow der，nanom et er f i lm，ti t an i a0引言Ti02是一种白色无机颜料，广泛应用于涂料、塑料、造纸、化纤、橡胶、化妆品等行业。
综合化学实验讲义武汉工业学院化学教研室目录实验 1 纳米TiO2的制备、表征及光催化性能 (1)实验2电化学方法合成有机化合物 (4)实验3电解法制碘仿 (8)实验4三(乙二胺)合钴(III)盐光学异构体的制备与拆分 (11)实验5天然药物大黄游离蒽醌的提取与鉴定 (15)实验6配合物几何异构体的制备、异构化速率常数和活化能的测定 (19)实验7配合物键合异构体的红外光谱测定 (25)实验8大环配合物[Ni(14)4, 11-二烯-N4]I2的合成和特性 (28)实验9电导法测定表面活性剂临界胶束浓度 (32)实验10溶液吸附法测定固体比表面积 (35)实验11溶胶的制备与电泳 (40)实验12磷矿石中五氧化二磷含量的测定--磷钼酸喹啉容量法 (44)实验13铁矿石中全铁的分析三氯化钛-重铬酸钾容量法测定 (49)实验14铁矿石中磷的比色法测定（钼兰法） (51)实验15对甲基苯环己基乙酮(1PCK1)合成 (53)实验16对甲基苯环己基甲酸（1PCA）合成 (56)实验17对溴苯甲醚的合成 (58)实验18烷基苯甲醚的合成 (60)实验19离子液体脱甲基化反应 (62)实验20研究创新型实验 (64)实验1 纳米TiO2的制备、表征及光催化性能1 实验目的(1) 掌握溶胶-凝胶法制备纳米材料的方法。
(2) 掌握纳米材料的结构表征方法。
(3) 掌握光催化反应的测定方法。
2实验原理纳米TiO2是目前应用最广泛的一种纳米材料，由于其表面的电子结构及晶体结构发生了与块状形态不同的变化，导致其具有特殊的表面与界面效应，小尺寸效应、量子尺寸效应以及宏观量子隧道效应等特性，因而具有一系列优异的物理化学性质，使其在很多方面得到广泛的应用。
特别在环境领域，由于纳米TiO2具有生物无毒性、光催化活性高、无二次污染等特点，使其成为新兴的环保材料。
在大于其带隙能的光照条件下，TiO2光催化剂不仅能降解环境中的有机污染物生成CO2和H2O，而且可氧化除去大气中低浓度的氮氧化物NO x和含硫化合物H2S、SO2等有毒气体。
