双模板法制备TiO2

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二氧化钛薄膜制备技术

二氧化钛薄膜制备技术

《材料制备技术》期末论文题目:二氧化钛薄膜的制备学院:物理科学与技术学院专业:材料物理姓名:曾瑞学号:20113012300192013年12月15日二氧化钛薄膜的制备专业:材料物理;姓名:曾瑞; 学号:2011301230019一、选题背景及意义口从2972年Fujishima和Honda|l]发现光照Ti02半导体电极町以分解水制氢以來,开始了非均相催化的新纪元。

从那时起,化学、物理学、化学工程学和材料学的专家们努力探索和了解半导体光催化的基本过程,研制新的光催化材料,使以半导体光催化为基础的材料研究和应用得到迅速发展。

光催化材料领域涉及范闱非常宽,包括材料、能源、环境和生命起源等。

目前光催化研究大体分为:分解水和相关溶液制氢、太阳能电池、人规模污水处理、氮和碳的光化学固定、光催化环境净化材料、光催化冇机、无机反应化学等。

近年來,比催化在环境净化方面的研究利应用成为最活跃的领域,在实际应用中取得了激动人心的成果。

众所周知,随看人类科学技术水平的提升,人们左享受方便与舒适的同时,也在人范鬧的破坏人类赖以生存的环境,人气污染、河流海洋污染、资源枯竭、极端天气的出现等等, 无不给我们敲响了警钟。

面对世界环境问题的口益严觅,人们一II在研究、寻找治理环境污染的办法,尤其是最近几十年人们的目光专注于研究新型的污染治理技术。

二氧化钛由于独特的光物理和光化学性质,在光学材料、比电化学和光电池、光催化降解右机物方面令广泛的应用前景,引起了人们很大的兴趣。

90年代,纳米材料科学的兴起,为以二氧化钛为对象的基础理论和应用基础研究注入了新的研究内容。

由于纳米粒子的量子尺寸效应、表面效应等使得二氧化钛纳米材料的结构和性质都与常规二氧化钛有很人区别。

「02光催化材料的应用形式主要分为悬浮型粉体和负載型薄膜两类。

TiO2粉体易团聚,难回收等缺点限制CM化活性的进•步提高,1987年,Matthews肯次捉出采用TiO2薄膜光催化分解有机物。

TiO2的制备方法综述

TiO2的制备方法综述

纳米TiO2的制备方法综述纳米二氧化钛是一种新型的无机材料,粒径在10nm~50nm,具有粒径小、比表面积大、磁性强、光催化、吸收性能好,吸收紫外线能力强 ,表面活性大、热导性好、分散性好、所制悬浮液稳定、对人体无毒、价格低廉等优点,故其在诸多半导体光催化剂中脱颖而出,应用领域至今已遍及有机废水的降解、重金属离子的还原、空气净化、杀菌、防雾等众多方面。

由于其独特的性能和广泛的用途 , 纳米二氧化钛受到了国内外科学界的高度重视。

目前,纳米二氧化钛的制备根据反应物的相态,可以分为固相法、气相法和液相法,其中液相法是比较常用的一种制备方法固相法合成纳米二氧化钛是利用热分解或固相—固相的变化来进行的。

基础的固相法是钛或钛的氧化物按一定的比例充分混合 ,研磨后进行煅烧 ,通过发生固相反应直接制得纳米TiO2粉体 ,或者是再次粉碎得到TiO2纳米粉体。

固相法主要包括热分解法,固相反应法,火花放电法等。

固相法的主要优点是:经济,工艺过程和设备简单,但是耗能较大;由于固相反应反应不充分,因此产物的纯度不能得到很好的保证;此外由于固相法一般需要高温煅烧,得到的产物一般粒度大且分布不均匀。

因此,固相法只适用于对产品纯度和粒度要求不高的情况。

气相法指直接利用气体或者通过各种手段将物质变为气体 ,使之在气体状态下发生物理或化学反应 , 最后在冷却过程中凝聚长大形成纳米TiO2的方法。

用气相法制备的二氧化钛纳米粒子具有粒度细、化学活性高、粒子呈球形、单分散性好、凝聚粒子少、可见光透过性好、吸收紫外线的能力强等特点,易于工业放大,实现连续生产。

目前常见的方法有气相合成法和气相沉积法。

气相合成法是一种传统的方法。

其生产原理如下:Ti+2Cl2=TiCl4TiCl4+2H2+O2=TiO2+4HCl↑与其他方法相比,气相氢氧焰水解法[1]有以下优点:原料TiCl4获得容易,产品无需粉碎,生成的例子凝聚少,纯度高,粒度小,且粒度分布均匀。

TiO2纳米管的制备方法及其改性

TiO2纳米管的制备方法及其改性

以纯钛片 为阳极 , 以质量分数 为 0 . 5 %~ 3 . 5 %的 H F水溶液 比, 用 电沉 积制备 的 T i O : 纳米管 顶端是开 口的 , 而且底 部
为电解液 ,于室 温条件下 经 阳极 腐蚀 自组织 生成 了高密 与背面 的 A u膜直接相 连 。这种 结构与 A A O模 板非 常类
N H 4 F 1 一 ( N H 4 ) 2 S O 、 N a 2 S 0 一 N a F混合 液)中经 阳极 腐蚀 而获 沉积 , 只需 5 m i n就可 以得 到长度 等于模板 孔洞 长度 的完
得 不 同形 貌 、 不 同晶化度 的 T i O : 纳 米 管 。2 0 0 1 年G r i me s 整纳米 管 f 约6 0  ̄ m ) 。与阳极 氧化得 到 的 T i O : 纳 米管相
优 点而受 到广 泛 的关注 和研究 。与 T i O 纳米 颗粒 相 比 , T i O 纳米管具有 更大 的比表面积 、 更强 的吸附能力 、 更 高 尺 寸 和 功 能 的纳 米 结 构 阵 列 。 B . B r i n d a等 以 多 孔 氧 化 铝 f P A A 1 膜 为模板 , 利 用 溶
模 板法 、 水 热合成法 、 阳极氧化法 、 冷冻 干燥法 等。 目前 ,
又 出现 了一 些新 的制备 方法 . 如: 化 学处 理法 、 电沉积制 备法 、 干凝 胶水热法 等。本文重 点介绍模 板法 、 阳极氧化 法、 化学处理法 、 电沉 积制备法 、 干凝胶水 热法。
项 目来 j 曩: 河 北省 唐 山 市科技 发展 计 划 。 1 2 1 1 0 2 2 0 b 。 作 者 俺介 : 侯桂 芹, 女, 河 北 联 合 大 学教 师 , 硕士 , 材 料 学 专业 E — ma i l : h o u g q 2 @1 2 6 . c o n。 r

有序大孔TiO2双层膜的设计合成及其在染料敏化太阳能电池中的应用

有序大孔TiO2双层膜的设计合成及其在染料敏化太阳能电池中的应用

2 实 验
2 . 1 试 剂
苯 乙烯 、 丙烯 酸 、 过硫 酸钾 、 钛酸 四异 丙 酯 、 无水 乙
唐昭芳 等 : 有 序 大孔 T i O 双 层 膜 的 设 计 合 成 及 其 在 染 料 敏 化 太 阳 能 电池 中 的 应用
文章 编 号 : 1 0 0 1 — 9 7 3 1 ( 2 0 1 3 ) 1 4 — 2 0 8 7 0 5
有 序 大 孔 Ti O2 双 层 膜 的 设计 合成 及 其在 染 料 敏 化 太 阳能 电池 中 的应 用
Gu l d i n等 和 I e e等 。 分 别 制 备 了 由 纳 米 晶 Ti O 和 反蛋 白石 Ti O 组 成 的双 层 膜 电极 , 结 果 发 现 有 序
表 明, 有序 大孔 Ti O 薄膜较 好 地 复制 了 P S模 板 的三 维有 序 结构 , 且 有较 大 的 比表 面积 。光 电性 能 测 试 结 果表 明 , 与 以纯 P 2 5薄膜 为光 阳极 的 D S S C s 相 比, 有 序 大孔 T i O 双层 膜为 光 阳极 能 够 明显提 高 D S S C s 的
1 引 言
Gr / i t z e l 教授 [ u于 1 9 9 1年 首次 报 道 了 以联 吡 啶钌
孔T i O 薄膜 所 组 成 。在 本 文 实 验 条 件 下 , 有 序 大 孔 T i O 双层 膜 与 纯 P 2 5薄 膜 为光 阳极 的 DS S C s相 比 ,
等l 】 。 。 通 过聚 苯 乙烯 ( p o l y s t y r e n e , P S ) 胶 体 晶体 模 板 法 制 备 了 Ti O 薄膜 光 阳极 。为 了进 一 步提 高 D S S Cs 的 光 电转换 效 率 , 有 人 尝 试 构 建 Ti O 双 层 膜 电极 。如 Du等 门 制 备 了有序 大孔 一 介孔 T i O / P 2 5双层 膜 光 阳 极, 使 得 光 电转 换 效 率 从 3 . 0 4 提高光 电转 换效 率 。 为 了进一 步研究 具 有 特殊 双 层 结 构 T i O。薄膜 对

纳米TiO2的制备方法

纳米TiO2的制备方法

纳米TiO2的制备方法摘要:报告主要研究了纳米TiO2的制备方法,包括物理法、化学法和综合法。

其中物理法主要是气相蒸发沉积法,蒸发-凝聚法;化学法包括溶胶-凝胶法,沉淀法,水解法,气相水解法等;综合法涉及到激光CVD 法,等离子CVD 法。

关键词:气相蒸发沉积法水解法 CVD 法近年来,伴随着全球环境污染日益严重,纳米半导体光催化剂材料一直是材料学和光催化学研究的热点。

目前,比较简单的半导体光催化剂有TiO2、SnO2、Fe2O3、MoO3、WO3、PbS、ZnS、ZnO 和CdS 等,纳米TiO2因其具有性质稳定、抗光腐蚀性强、耐酸碱腐蚀性强、原料丰富等优点。

制备纳米TiO2粉体的方法有很多,按照所需粉体的形状、结构、尺寸、晶型、用途选用不同的制备方法。

根据粉体制备原理的不同,这些方法可分为物理法、化学法和综合法。

1 物理法物理法是最早采用的纳米材料制备方法,其方法是采用高能消耗的方式,“强制”材料“细化”得到纳米材料。

物理法的优点是产品纯度高。

1. 1 气相蒸发沉积法此法制备纳米TiO2粉体的过程为: 将金属Ti 置于钨舟中,在( 2 ~ 10) ×102 Pa 的He 气氛下加热蒸发,从过饱和蒸汽中凝固的细小颗粒被收集到液氮冷却套管上,然后向反应室注入5 ×103 Pa 的纯氧,使颗粒迅速、完全氧化成TiO2粉体。

利用该方法制备的TiO2纳米粉体是双峰分布,粉体颗粒大小为14 nm。

1. 2 蒸发-凝聚法此法是将将平均粒径为3 μm 的工业TiO2轴向注入功率为60 kW 的高频等离子炉Ar - O2混合等离子矩中,在大约10 000 K 的高温下,粗粒子TiO2汽化蒸发,进入冷凝膨胀罐中降压,急冷得到10 ~ 50 nm 的纳米TiO2。

2 化学法化学法可以根据反应物的物态,将其划分为液相化学反应法、气相化学反应法和固相反应法。

此类方法制造的纳米粉体产量大,粒子直径可控,也可得到纳米管和纳米晶须,同时,该法能方便地对粒子表面进行碳、硅和有机物包覆或修饰处理,使粒子尺寸细小且均匀,性能更加稳定。

模板水热法纳米TiO_2制备及光催化性能研究

模板水热法纳米TiO_2制备及光催化性能研究
活性 的影 响如 图 2 。
图 3 TO i2的 X D衍 射 图 R
Fg3 X Dp t r o i2 rd c a 5 0C b 4 0C i. R a e f O o ut ) 5  ̄ )5 * tn T p
此外 ,5 " 烧 时 2 = 7 8 、4 0 和 5 . 。 4 0U焙 0 3 . 。5 . 。 5 3
焙烧温度再升高 , 光催化活性 开始下降 。一 般说 来, 这可能是由于随着焙烧温度 升高 ,i TO 逐渐转 变为单一具 有光催化 活性 的锐钛 矿相 , 焙烧 温度 高于 50 后 ,i 晶粒 由于 烧 结 而 明显 变 大 , 5℃ TO 比 表面积减少 , 而导致其催化 活性降低。样 品的 从 红 外 图谱 也显 示 50 5 ℃焙 烧 后 绝 大 部 分 P P已被 V
、 辟 溢 构 。除此之外 , 没有观察到其他 明显杂质峰 , 这说
明其主要 以锐钛矿相存在。
的 。绝大部分八面体 晶粒小于 4 m E ] 0n 。B T测
试得 "o r :的 比表 面积 为 18m / , 一 步 说 明八 i 4 g进
面体晶粒 堆积而 成 的片层 和 突起状 圆球 结构 疏 松, 有利于提高 TO 的光催化活性 。 i: 2 2 焙烧 温 度对光 催化 性 能 的影 响 . 经前期 的单 条件 优化 , 知在 m( B T / 可 T O )m ( v ) 质量 比) 3 15 反 应 温 度 下 制 得 的样 PP ( 为 ,3 ℃ 品的光催化活性较好。而焙烧温度对 TO 光催化 i
Ke r s n n - O2 P y wo d : a o Ti ; VP; y r t e M meh d; h t e t y i h d oh r t o p o o a a ss m l

模板法制备纳米TiO2及其对纤维素纺织品的抗紫外整理

模板法制备纳米TiO2及其对纤维素纺织品的抗紫外整理

金红石相纳米TO2 i 的并不多, 一般是金红石与锐态并存 , 而且 由于锐态型 向金红石型转变需要 高温 ,因此不容易 制得小粒径 的金红石 相TO 【 】 i 2.,纳米金 红石相TO 制备 3 4 i2 方法一般分为气相法 、固相法 、液相法 ,比较 而言,液 相法中的无机钛盐水解 直接沉淀法是最简便 也是最经济 的方法,但是 由于水解 过程 中 ,外部条件 ( 如浓度 、温
度、p 值 等 )的微小变化都会对结果产生很大 的影响 , H 而且粉 体后 处理过程 中易产 生硬团聚 ,不容 易获得 小粒 径 的金红石相纳米TO [. i 21 5 本文采用专利技术—— 活性模 板法新 工艺制 备出 了粒径 小、分布 窄 、分散性好 的金 红
石相纳米TO 粉体【, i2 6 该工艺保 留了水解直接沉淀法 的优 】 点,弥补 了其 不足 之处 。并探讨 了该 纳米粉 体对棉 、竹 纤维两种纤维素织物 的抗紫外整理效 果,纤 维素织物尤
1 引 言
纳米TO2 i 是一种 应用极广 的纳米 材料 ,它拥有 纳米 粒子特有 的小尺 寸效应、量子尺寸效应 、表面 效应 和宏 观量子隧道效应 ,广泛 应用于高级颜料 、防晒化妆 品、 电子工业 ,高级绝缘材 料、集成 电路基板 、催化等领 域
H】

采用9 P US 0 L 型激光粒度分析 仪、 日立H 6 0 -0 透射 电子
维普资讯
郑 敏 等 : 板 法制 备 纳 米 To 及 其 对 纤维 素 纺织 品的 抗紫 外 整 理 模 i2
模板法 制备纳米 TO 及其 对纤维素纺 织 品的抗 紫外整理水 i2
郑 敏 ,苏仁 斌 , 张桂 川
( 苏州大学 材 料工程 学院 ,江苏 苏州 2 5 2 ) 10 1

tio2纳米棒的制备

tio2纳米棒的制备

tio2纳米棒的制备
随着科学技术的不断发展,Tio2纳米棒在很多领域中发挥了重要的作用。

经过多年的探索和实验,人们已经掌握了Tio2纳米棒的制备方法,并在其中发现了很多关键的制备条件和影响因素。

下面我们将围绕“Tio2纳米棒的制备”一课题进行详细的阐述。

首先,Tio2纳米棒的制备需要准备一定的试剂和设备。

试剂包括氢氧化钠、钛酸四丁酯、异丙醇、正硝酸银等。

设备包括电热板、电子天平、恒温水浴等。

其次,我们需要按照一定的步骤进行制备。

具体步骤如下:
1. 首先,按照一定比例将钛酸四丁酯、异丙醇、氢氧化钠等试剂混合,并将其倒入恒温水浴中制成溶液。

2. 在对溶液进行磁力搅拌的同时向其中缓慢滴加正硝酸银溶液,并继续搅拌直至反应完成。

3. 待反应完成后,将制得的Tio2纳米棒用去离子水和乙醇进行反复洗涤,并将其置于恒温水浴中干燥。

4. 最后,将制得的Tio2纳米棒进行表征,包括其形貌、结构、性质等方面的分析。

需要注意的是,在制备Tio2纳米棒的过程中,很多因素会影响最终的制备结果。

例如,试剂的比例、试剂添加的速度、反应温度等等因素都可能会对制备结果造成一定的影响。

因此,在制备过程中需要进行严格的控制和实验设计,以确保制备出具备良好性能和稳定性的Tio2纳米棒。

总之,Tio2纳米棒的制备是一个复杂而又精密的过程。

只有我们对其制备原理和方法有较为深入的了解,并严格按照规定的步骤进行实验,才能制备出具备良好稳定性和性能的Tio2纳米棒。

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随着人类社会 的发展 , 环境 污染 已成为世界性

收稿 日期 :0 2— 7— 2 21 0 0
作者简介 : 李祥 ( 9 3 ) 男 , 16 一 , 山西寿 阳人 , 副编审 , 学士 , 主要从事化学及编辑学研究 。
的问题 , 环境 治理 已成 为 各 国 可 持续 发 展 所 面 临 的 首 要 问题 。纳米 TO 光 催化 活性 高 , 有 很强 的氧 i 具
复性高 、 成本低 , 但稳定性差 , 有序性差。比较成熟 的有 : 固体生 物组 织模 板、 生物膜 模板 、 白质及 蛋 D A模板、 N 微生物模板、 直接生物矿化模板等。 化一 还原能力 , 可分解大部分有机污染物 , 化学稳定 3 双模 板 法制 备 TO ( P) i M 性好 , 价格便宜 , 无毒 。因此 , 纳米 TO 光催化 降 3 1 TO ( ) “ i: . i2MP 的制 备 解水中的污染物的研究 已成为环境科学领域的一个 将雪松木条切成 1Om×0 5m× .c .c .c 0 5m薄切 热点 , 被认 为是 最有 前 途 、 有 效 地 处理 方法 之 片 , 1 o L盐 酸 中浸 泡 1h 在 此过 程 中要 将 切 最 在 ml / 2, ”l ] 1 化学模板法制 备的材料结构形貌单 一、 稳 片进行超声至少三次 , 每次 3r n 右。用蒸馏水 0 i左 a 定性好 、 成本高、 有序性好 , 生物模板法制备的材料 反复洗 切 片 之后 , 在 1 l 水 中浸 泡 1h 在 此 再 mo 氨 2, 结构 形 貌 多 样 、 富 、 复性 高 、 本 低 、 稳 定 性 过程 中要 将 切 片 进 行 超 声 三 次 , 次 3 mn左 右 。 丰 重 成 但 每 0i 差, 有序性 差 。利用 化 学 模 板 和 生 物 模 板 相 结 合 的 再用蒸 馏水 反 复清 洗 切片 , 清洗边 超声 , 到取 出 边 直 办法可以制备稳定性好、 有序性好、 形貌多样、 丰富、 的洗 液遇 硝酸银 没 有 白色 沉淀 。 重复性高、 成本低的 TO 。 i: 取上述所得松木在 6 ℃下烘干 , 0 将松木浸泡在 1 化学 模板 制备 TO i 纯异丙醇中 , 超声至少三次 , 每次 3rn 0 i左右。直到 a 用 化学 的方 法来 制 取 材 料 的方 法 叫化 学模 板 。 取出的异丙醇溶液加入一滴异丙氧基钛 (1P 不 11 ) 目前合成 TO 的一般方法 主要用 如磷酸胺盐类 、 产 生 白色 沉 淀 。 i: 离子或非离子表面活性剂 、 嵌段聚合物等作为模板。 取 上述 所得 的松 木 切 片放 人 5 mL' I、0 m I P 10 L T “ 在脱除模板剂时 , 在较高温度下 焙烧容易使介孔 无水乙醇和 P 2 13混合 溶液 中避光搅拌 2 h后 回流 4 结构坍塌 , 在较低温度下焙烧虽能维持孔结构 , 但往 2 h。 往模 板剂脱 除不 彻底 , 这极 大 地 限制 了 TO 的实 际 i: 将 回流 所得 的松 木 切片 放人 5 L水和 5 m m 0 L无 应用” -使用化学模板制备 TO 材料普遍较贵, 。 2 i: 且 水 乙醇 溶液 中水 解 2 。若 切 片 表 面有 白色沉 淀 , h 则 用 蒸馏水 冲洗后 在 6 ℃下 烘干 。 O 工艺复杂 , 这制约 了其在催化领域的广泛应用。 2 生物模 版制 备 TO i, 将 上述 所得 松木 切 片 放人 马弗 炉 内 4 0C灼 烧 5 ̄ 2 世纪 9 O 0年代 以来 , 出现 了一种模仿生物矿 6 , h直到切片没有黑色物质即可得 目 标产物, 标记为 化中无机物在有机物调制下形 成过程 的新 合成方 TO ( ) i2MP 。 法——仿生合成 。“ 年来 , 关生物矿 化的研究 32 TO ( ) 近 有 . i2MS 的制备 更加引人注 目, 其主要原 因是该领域具有 明显的学 将雪松木条切成 1O m× .c 05 r薄切 . c 0 5m× .e a 科交叉与渗透特点 , 它处于生命科学与无机化学、 生 片 , 1 o L盐酸 中浸泡 1h 在此过程中要将 切 在 ml V 2, 物 物理学 和材 料科 学 的交 汇 点 , 为 重 要 的是 它 为 片进行超声至少三次 , 更 每次 3 mn左右。用蒸馏 水 0i 人工合成具有特殊物理及化学性能材料和生物智能 反 复洗 切 片 之 后 , 在 1 o L氨水 中浸 泡 1h 在 再 ml / 2, 材料提供 了一种新 的思 路 , 符合 环保 对材 料 的要 此过程中要将切片进行超声三次 , 每次 3m n 0 i 左右 。 求” [ 。】 再用蒸馏水反复清洗切片, 边清洗边超声 , 直到取出 生物模板法制备 的材料结构形貌多样、 丰富、 重 的洗液遇硝酸银没有 白色沉淀。
形貌多样 、 丰富、 复性高 、 重 成本低 的 TO 。 i: 关键词 : 化学模 板 ; 生物模板 ; 双模板 ; 制备 ;i To2
中图分类号 :6 3 0 4
文献标识码 : A
文章编号 : 0 — 2 X 2 1 )7— 0 6 0 1 8 0 1 (0 2 0 0
山 东 化 工 S A D N H M C LI D S Y H N 0 G C E I A N U m
21 0 2年第 4 卷 1
双模板法制备 TO i2
李 祥
670 ) 50 0 ( 昭通学 院学 报 编辑 部 , 云南 昭通
摘要 : 用化学模板和生物模板各 自的优点 , 利 采用木材生物模板和 P2 化学模 板相结 合的双模板法 , 13 制备 了稳定性 好、 有序性好 、
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