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1、1358功能材料2006年第9期(37)卷3核殼結(jié)構(gòu)TiO2光催化劑的制備和性能1,21,21,2陳彩選,黃浪歡,劉應(yīng)亮(1.暨南大學(xué)化學(xué)系,廣東廣州510632;2.暨南大學(xué)納米化學(xué)研究所,廣東廣州510632)摘要:統(tǒng)一尺寸、結(jié)構(gòu)上有序包覆的核殼型復(fù)合材步驟進(jìn)行:(1)擴(kuò)散階段,核在溶劑中形成單分散性良料,具有高折射率以及獨(dú)特的電磁、光學(xué)和機(jī)械性質(zhì)。好的顆粒,加入鈦源后,鈦前驅(qū)物在溶劑中逐漸分散開結(jié)構(gòu)上的獨(dú)特性可能導(dǎo)致其在近紅外和可見光區(qū)有完來;(2)濃縮反應(yīng)階段,擴(kuò)散的鈦前驅(qū)物由于核的吸附整的帶隙,利用核與殼之間的相互作用,以及核對降解
2、性或者靜電作用,聚集在核表面水解產(chǎn)生新的核,核粒物的吸附等作用,可提高復(fù)合體的光催化性能。本文子間相互作用,形成鈦的包覆層。繼續(xù)加入鈦源后,在著重介紹核殼型TiO2的幾種類型、特點(diǎn)及其性能,并鈦層表面繼續(xù)形成新核,如此重復(fù)以增加鈦層的厚[4]提出其今后的發(fā)展方向。度。其中,表面成核的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鈦層形成的速關(guān)鍵詞:TiO2;光催化;核殼型度,在成核過程中,控制鈦源的加入速度和加入量是能[5]中圖分類號:O643.32文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A否形成均一、致密的包覆層的關(guān)鍵。文章編號:100129731(2006)09213582043核殼型光催化劑的分類
3、1引言用于擔(dān)負(fù)TiO2的核有許多種,按核的不同,我們近年來,環(huán)境污染日益嚴(yán)重,利用半導(dǎo)體材料的光將核殼型TiO2光催化劑分為以下4種。催化作用來治理環(huán)境污染越來越引起人們的重視。3.1二氧化硅為核TiO2具有光催化活性高、穩(wěn)定性好、對人體無害、價廉SiO2具有良好的吸附性,不用進(jìn)行表面修飾即可[1]等獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。自1972年Fujishima等發(fā)現(xiàn)通過光使鈦源在其表面成核,被廣泛用于核包覆TiO2光催化電子化學(xué)法在TiO2單晶電極上分解水以來,TiO2的劑。目前比較簡單也是使用最多的制備方法是以鈦醇光催化研究成為一個熱門的領(lǐng)域。鹽(TBT)為
4、鈦源,采用溶膠2凝膠法和微乳液法制備核殼型復(fù)合粒子是由至少兩種物質(zhì)組成的,通常TiO2/SiO2核殼型復(fù)合材料。是其中一種物質(zhì)形成核,另一種物質(zhì)形成外殼,復(fù)合粒采用溶膠2凝膠法進(jìn)行包覆有兩種方案:一是將鈦?zhàn)拥男螤詈统叽缃钥煽?核的特殊性質(zhì),還可增加復(fù)合前驅(qū)物以很小的濃度分散在無水乙醇中,邊攪拌邊緩粒子的功能,有望得到多功能材料。我們曾將TiO2包慢加入到含水的SiO2無水乙醇溶液中,該方法適合于2+3+覆在發(fā)光材料CaAl2O4∶Eu、Dy表面,得到既有制備包覆量少的核殼結(jié)構(gòu)SiO2/TiO2微球,需嚴(yán)格控[2]發(fā)光性能又有光催化作用的多功能
5、材料。將TiO2制TBT的濃度和加料速度以及反應(yīng)溫度和分散劑的[3]包覆在SiO2、Al2O3等具有高表面積的核上,可利用濃度,TBT濃度的增加、分散劑量的減少、反應(yīng)溫度的核的吸附作用,加速對污染物的降解,提高光催化性升高以及加料速度過快均會使該復(fù)合微球產(chǎn)生團(tuán)聚,[6]能。此外,核的作用還有:增大催化劑的比表面積和它對TiO2的包覆厚度產(chǎn)生影響,也不利于均勻包覆。的活性點(diǎn)位置;TiO2和核之間形成的氫鍵、靜電力和另一種是將TBT的乙醇溶液混入含SiO2微球的乙Ti—O—X(Si、Al等)鍵,有利于電子和空穴的分離,如醇/水溶液中,加入微量羥丙
6、基纖維素(HPC)分散劑,果將復(fù)合體做成統(tǒng)一尺寸、結(jié)構(gòu)上有序包覆的細(xì)微小加熱回流3h后離心洗滌。過程中要求TBT的濃度<球,它們就會具有高折射率,展示出獨(dú)特的電磁、光學(xué)0.009mol/L,以避免SiO2微球的團(tuán)聚和二氧化鈦粒[7]和機(jī)械性質(zhì),進(jìn)而可能在近紅外和可見光區(qū)有完整的子的單獨(dú)成核。該方法適合于包覆較多量的TiO2。帶隙。本文就近年來核殼型TiO2光催化劑的研究成微乳液法的原理為:微乳液為納米粒子的產(chǎn)生提供微果進(jìn)行論述,并討論了包覆的原理、核殼型光催化劑的觀的異類媒介,在這種環(huán)境中,納米粒子的形成受到反分類以及它的性能。應(yīng)物在乳滴中分
7、布狀態(tài)和乳液內(nèi)部動力學(xué)因素的影響,乳滴被表面活性劑穩(wěn)定后,為納米粒子的形成提供2核殼型光催化劑形成的原理了一個類似籠的環(huán)境,從而限制了納米粒子生長形成[8]Ogihara等認(rèn)為,核殼型光催化劑的形成要按以下晶核和粒子間的凝聚。Qutubuddin等在非離子型3基金項(xiàng)目:國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(20171018);廣東省科技計劃資助項(xiàng)目(2003C103018);廣東省自然科學(xué)基金團(tuán)隊(duì)資助項(xiàng)目(05200555)收到初稿日期:2005211229收到修改稿日期:2006204206通訊作者:劉應(yīng)亮作者簡介:陳彩選(1982-),女,浙江溫州人
8、,在讀碩士,從事納米材料與環(huán)境材料研究。陳彩選等:核殼結(jié)構(gòu)TiO2光催化劑的制備和性能1359表面活性劑TritonX245(TX245)/環(huán)己烷/H2O的微(圖1
