纳米Ti02及活性炭负载TiO2合成方法研究文献综述

 2021-11-01 21:09:21

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文 献 综 述一、研究背景纳米二氧化钛作为一种优质的半导体材料[1],具有熔点低,磁性强、光吸收性能好等特性,在塑料、涂料、化妆品、油漆、精细陶瓷、催化制氢等领域有着良好的应用[2],同时纳米二氧化钛作为催化剂,将太阳能转化为化学能,在光催化以及污水治理等方面也产现出美好的发展前景。

当前,纳米TiO2的合成方法主要有化学沉积法,溶胶-凝胶法[3] [4],水热合成法,硬脂酸凝胶法[5],沉淀法等,其中溶胶-凝胶法和硬脂酸凝胶法因其产物纯度高被广泛采用为合成纳米二氧化钛的方法,但是溶胶-凝胶法存在着合成过程中颗粒团聚等缺点,因此通过改变反应过程中纳米二氧化钛的凝胶时间及产品粒径,得到粒径分布均一的纳米二氧化钛具有广阔的研究及发展前景。

同时通过合成活性炭负载的纳米二氧化钛[6],提高其吸附性能和催化活性,也可以为进一步制备高性能吸附材料提供基础数据[7] [8]。

二、研究进展目前国内外合成纳米二氧化钛的方法主要有气相法[9],液相法,以及固相法,在液相法中的溶胶-凝胶法,硬脂酸凝胶法因其制备的纳米二氧化钛,比表面积大,孔径均一,颗粒直径小并且分布均匀等优点,得到广泛应用[10]。

1、溶胶-凝胶法合成纳米二氧化钛[11]国内厂商在采用溶胶-凝胶法合成纳米二氧化钛时候,一般以钛醇盐为原料,通过水解和缩聚反应制得溶胶。

再进一步缩聚得到凝胶,凝胶经干燥,煅烧得到纳米TiO2[12],其反应方程式为:2、硬脂酸凝胶法合成纳米二氧化钛[13]硬脂酸凝胶法是以硬脂酸为溶剂,以可溶性的乙酸盐、硬脂酸盐、氢氧化物、硝酸盐及钛酸四丁酯为原料,将原料溶解在熔融的硬脂酸中,混合后生成透明的溶胶,自然冷却后形成凝胶,凝胶再经热处理生成纳米晶材料。

3、活性炭负载纳米二氧化钛的合成方法[14]活性炭与二氧化钛的复合,提高了纳米二氧化钛催化剂的吸附性能以及催化活性,具有广阔的发展前景。

目前国内外研究开发的活性炭负载纳米二氧化钛的方法主要包括溶胶-凝胶法、水解法、浸渍水热法、微波法等。

3.1溶胶-凝胶法以钛酸四丁酯乙醇溶液作为前驱物,活性炭作为载体,通过缩聚反应得到溶胶,进一步制备凝胶,并且干燥得到活性炭负载纳米二氧化钛。

3.2水解法[15]水解法将活性炭加入无机钛盐溶液,让活性炭与水溶液中水混合,生成无定型的胶状沉淀,经过滤、洗涤、干燥、焙烧得到活性炭负载 TiO2光催化剂。

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