二氧化钛表面改性
TiO2晶面调控改性研究
TiO2晶面调控改性研究TiO2是一种重要的半导体材料，其具有优良的光催化性能和稳定性，在环境净化、水处理和太阳能电池等领域具有广泛的应用前景。
TiO2晶体的表面性质直接影响其催化性能，通过晶面调控改性来提高TiO2的催化活性具有重要的研究意义。
晶面调控指的是通过改变晶体表面的结构来控制材料的物理和化学性质。
TiO2晶体由Ti和O原子组成，结构中含有多个晶面，如(001)、(110)和(101)等。
不同的晶面具有不同的结构和化学性质，因此对TiO2晶体进行晶面调控可以调整其催化活性。
目前，常用的晶面调控方法主要包括溶液法和气体传输法。
溶液法是通过控制合成条件和添加特定溶剂来调控晶体的生长方向。
添加表面活性剂可以抑制某些晶面的生长，从而增加其他晶面的比例。
气体传输法则是通过控制气氛组成和反应温度来调控晶体的生长方向。
利用气体传输法可以在特定条件下实现晶面选择性生长，从而制备具有特定晶面比例的TiO2晶体。
晶面调控改性TiO2晶体的方法多种多样。
一种常见的方法是通过掺杂来调控晶体的表面性质。
掺杂一些过渡金属离子可以引入额外的能级，增加催化活性。
另一种方法是利用化学处理来改变晶体表面的结构和化学性质。
使用酸性或碱性溶液可以改变晶体表面的酸碱性，进而调控催化活性。
还可以通过修饰晶体表面来改变其电子结构和表面能。
使用有机分子或纳米颗粒修饰晶体表面可以增加活性位点，提高催化活性。
晶面调控改性TiO2晶体的研究已经取得了显著的进展。
研究人员通过改变晶体的生长条件和添加特定溶剂成功调控了晶体的生长方向。
利用气体传输法制备了具有特定晶面比例的TiO2晶体，同时也开发了多种改性方法来提高其催化活性。
这些研究为TiO2晶体的应用提供了有力的支持。
TiO2晶面调控改性的研究具有重要的科学意义和实际应用价值。
通过晶面调控可以调整TiO2晶体的表面性质，从而提高其催化活性。
随着研究的深入，相信晶面调控改性TiO2晶体的应用前景将更加广阔。
添加表面改性纳米二氧化钛对A-2186赝复硅橡胶机械性能的影响
ｃ ａ ｉａ ｒ ｐ ｒｉｓｏ ２ ８ ｉ ｃ ｎ ｌｓｏ ｒ ｎ ｌ ｄ ｎ ｈ ｅ ｓｌ ｔ ｎ ｔ ｈ ｎｃ ｌ ｏ ｅ ｅ ｆ ｐ ｔ Ａ一 １ ６ ｓｌ ｏ ｅｅａ ｔｍｅ ｃ ｕ ｉ ｇｔ ｅ ｔｎ ｉ ｓｒ ｇｈ，ｔｅ ｂ ｏ ｅ ｌ ｎ ａ ｉｎ ｈ ｅ ｒｓｒ ｎ ｈ ｉ ｉ ｅ ｅ ｈ ｒ ｋ ｎ ｅｏ ｇ ｔ ，ｔ ｅ ｔａ ｔ ｇ ｏ ｅｔ
韩颖 赵铱 民 谢超 吴国锋
【 摘要 】 目的： 研究添加不 同质量比的表面改性纳米二氧化钛 （ｉ 对 Ａ２８ 硅橡胶机械性能的影响 。方法： Ｔ ） 一 ６ Ｏ １
二氧化钛光催化原理
二氧化钛光催化原理二氧化钛光催化技术是一种环境友好型的光催化技术，广泛应用于水处理、空气净化、光催化降解有机物等领域。
其原理是利用二氧化钛在光照条件下产生电子-空穴对，从而促进光催化反应的进行。
本文将详细介绍二氧化钛光催化的原理及其应用。
首先，二氧化钛的光催化原理是基于半导体的光生电子-空穴对的产生。
当二氧化钛受到紫外光照射时，其价带内的电子会被激发到导带内，形成电子-空穴对。
这些电子-空穴对具有高度的化学活性，可以参与多种光催化反应，如有机物的降解、水的分解等。
其次，光催化反应的进行需要一定的能量。
在光照条件下，二氧化钛表面的电子-空穴对会与水或有机物发生氧化还原反应，从而实现光催化降解有害物质的目的。
例如，二氧化钛光催化水分解可产生氢气和氧气，而光催化降解有机物则可以将有机废水中的有机物分解为无害的物质。
此外，二氧化钛的光催化效率受到多种因素的影响。
光照强度、波长、温度、二氧化钛表面的形貌和晶体结构等因素都会影响光催化反应的进行。
因此，为了提高二氧化钛的光催化效率，可以通过调控材料结构、表面改性等手段来优化光催化性能。
最后，二氧化钛光催化技术在环境治理领域具有广阔的应用前景。
通过光催化技术处理废水和废气，可以高效降解有机物和有害物质，净化环境，达到环保的目的。
此外，二氧化钛光催化技术还可以应用于光催化电池、光催化氢生产等领域，具有重要的研究和应用价值。
综上所述，二氧化钛光催化原理是基于半导体的光生电子-空穴对产生，利用其高度的化学活性实现光催化反应的进行。
通过调控材料结构和表面改性等手段，可以提高二氧化钛的光催化效率。
二氧化钛光催化技术在环境治理和能源领域具有广泛的应用前景，对于提高环境质量和可持续发展具有重要意义。
浅谈二氧化钛
浅谈纳米二氧化钛纳米二氧化钛(Ti02)是一种重要的无机功能材料，由于其粒子具有表面效应、量子尺寸效应、小尺寸效应、宏观量子隧道效应等性质；其晶体具有防紫外线、光吸收性好、随角异色效应和光催化等性能；而且它的耐候性、耐用化学腐蚀性和化学稳定性较好，因此纳米二氧化钛被广泛应用于光催化、太阳能电池、有机污染物降解、涂料等领域。
但纳米二氧化钛也有一定的局限性，可在纳米二氧化钛中添加合适的物质（如树脂、聚苯胺、偶联剂、氟碳树脂等），对其进行改性。
1. 纳米TiO2的制备（纳米TiO2溶胶）纳米TiO2的制备方法一般分为气相法和液相法。
由于气相法制备纳米TiO2有诸多缺点如:能耗大、成本高、设备复杂等，且条件苛刻,大大限制了其发展。
液相法主要包括水解法、沉淀法、溶胶-凝胶法、水热法、微乳液法、微波感应等离子体法等制备技术。
而液相法能耗小、设备简单、成本低,是实验室和工业上广泛使用的制备方法。
由于传统的方法不能或难以制备纳米级二氧化钛，而溶胶-凝胶法则可以在低温下制备高纯度、粒径分布均匀、化学活性大的单组分或多组分分子级纳米催化剂，在此仅介绍用溶胶-凝胶法制备纳米TiO2溶胶。
溶胶一凝胶法制备纳米TiO2：是以钛的醇盐Ti(OR)2，(R为-C2H5、-C3H7、-C4H9等烷基)为原料。
其主要步骤为：钛醇盐溶于溶剂中形成均相溶液，以保证钛醇盐的水解反应在分子均匀的水平上进行，由于钛醇盐在水中的溶解度不大，一般选用醇(乙醇、丙醇、丁醇等)作为溶剂；钛醇盐与水发生水解反应，同时失去水和失醇缩聚反应，生成物聚集成1nm左右的粒子并形成溶胶；经陈化、溶胶形成三维网络而成凝胶；干燥凝胶以除去残余水分、有机基团和有机溶剂，得到干凝胶；干凝胶研磨后煅烧，除去化学吸附的羟基和烷基团，以及物理吸附的有机溶剂和水，得到纳米TiO2粉体。
因为钛醇盐的水解活性很高，所以需添加抑制剂来减缓其水解速度，常用的抑制剂有盐酸、醋酸、氨水、硝酸等。
了解钛白粉无机包覆改性方法及工艺
了解钛白粉无机包覆改性方法及工艺无机包覆改性是钛白粉生产过程中非常紧要的后处理工序之一，在钛白粉表面包覆Si、Al、Zr、Ce、Ti及Zn等水合氧化物，使其表面与介质间形成一道屏障，可降低光催化活性，加强钛白粉耐候性、分散性、抗粉化性等应用特性。
1、钛白粉无机包覆改性方法依据包覆气氛差异，钛白粉无机包覆可分为干法和湿法，其中湿法又包括煮沸法、中和法、碳化法。
（1）干法干法包覆是通过气流载带作用，采纳喷雾法使一种金属卤化物吸附于钛白粉颗粒表面，在过热蒸汽等含水条件下水解，或在氧化条件下焙烧氧化。
该工艺流程短，设备成本低，易于连续自动化操作。
但其颗粒生长速度快，过程掌控难，产品稳定性差，限制了其应用。
（2）煮沸法在强加热条件下，包覆剂水解，沉积于钛白粉颗粒表面，形成包覆层。
该工艺过程掌控难，水解不完全，适应性差。
（3）中和法采纳酸碱中和，在二氧化钛颗粒表面持续反应成膜。
包括加碱中和沉淀酸性包覆、加酸中和沉淀碱性包覆、酸性及碱性包覆剂共沉淀。
（4）碳化法将CO2气体通入含有包覆剂的碱性钛白粉悬浮液中，使包覆剂在二氧化钛颗粒表面缓慢沉淀成膜。
该工艺应用于Si—Al复合包覆，成膜更均匀，产品光稳定性强。
2、钛白粉无机包覆改性工艺依据包覆层成分差异，钛白粉无机包覆可分为单元无机包覆和多元无机包覆。
（1）Al2O3包覆将钛白粉制浆分散，以NaAlO2或Al2（SO4）3为包膜剂，Al2O3包覆量为钛白粉质量的1%—5%，采纳并流法，掌控反应pH及温度，包膜时间为1—5h，熟化2h，得到钛白粉包覆产品。
（2）SiO2包覆以Na2SiO3为包覆剂，采纳并流法，维持pH为8—l0，包覆温度为80—100oC，熟化1—3h。
（3）ZrO2包覆以Zr（SO4）2或ZrOCl2为包膜剂，维持pH为9—10，包覆温度为50—70℃，包膜时间为1—5h，熟化1—3h。
（4）SiO2—Al2O3包覆曹洪清等采纳一次共沉淀包覆，以硅酸钠为硅源，以氯化铝及偏铝酸钠为酸、碱性沉淀剂，得到了高分散、高耐候钛白粉产品。
几种TiO2光催化氧化改性方法的考察
图 ２
从 图２ 中可 以看 出，随着浸 泡时间的增加 ，Ｃ Ｄ 除率不 断 Ｏ去 提高 ，这是 因为ｓ 修饰使 得ＴＯ催 化剂 的结 构 和光 催化性能 Ｏ ｉ
２ ．金属离子 的掺杂 。在ＴＯ 中掺杂一定量 的某些金属离子 显著改善 。 ｉ２ ３ ｕ ，Ｆ “ ．Ｃ ｅ 的掺杂改性 。 （） Ｃ １ ｕ 的掺杂对ＴＯ 催化剂 的改性考察 。在 自制的反应 ｉ：
图 ３
２ ．酸改性催化剂。取６ ０Ｃ ０ ￣下灼烧 ３ 的二氧化钛为催化剂 ， ｈ ０１ ０ ｕ 为电子接 受体 ， 分别称量６ －氧化钛加入 ６ Ｌ （ｍ０Ｌ ｇ ｍ １ Ｕ ）的硫酸浸泡 。浸泡时 间 达 到 了最高 值 ，其值 是６ ． ％。这是 因为 ｃ ｕ Ｘ 电子的争夺 ，减少 了ＴＯ表 面 电子 一 ＋￥ ｉ： 孔穴对 的复合 ， 分别 为４ 、８ 、１ｈ Ａ 、２ ｈ ，放入 烘箱 中于１０Ｃ ｈ ｈ ２ 、２ｈ ８ 后 ０ ￣下将其 由于Ｃ ２ ，
理论研究
ＭＯＤＥＲＮ Ｅ ＮＴＥ ＲＰＲＩ ＳＥ
ＣＵＬ ＲＥ ＴＵ
几种ＴＯ￣催化氧化改性方法的考察 ｉｚ
热合 曼 江 ， 陈 平
（ 新疆环 境保护 科 学研 究院，新疆 乌鲁木 齐 ８０ １） ３０ １
摘要 ：文章先 对常见的几种ＴＯ ｉ 光催化氧化 改性方法进行
从图１ 中可 以看出 ，６ ０Ｃ、３ 的Ｃ Ｄ ０￣ ｈ Ｏ 去除率与７ ０Ｃ ｈ ０ ￣ 、３ 的
一
２ ．表 面酸化改性。在 自制 的反应器 中处 理浓度为 １０ ｇ ０ｍ ／ Ｌ 的２ － 反应夜后得到的试验结果用图２ 表示 ： ，４ Ｄ 来
、
概 述
（ ）ｉ： 催 化 原 理 一 ＴＯ 的光
ＴＯ等半导体粒 子具有 能带结构 ，一般 由填满 电子 的低 能 ｉ： 价带 和空 的高能导带构成 ，价带和导带之间存在禁带。 （ ） 种Ｔ０ 催 化剂 的改 性 方 法 二 几 ｉ
影响溶胶—凝胶法制备TiO2薄膜的因素及改性途径
影响溶胶—凝胶法制备TiO2薄膜的因素及改性途径自从1972年Fujishima和Honda发现在光电池中TiO2单晶光分解水后，TiO2的光催化性能成为人们的研究热点，TiO2由于具有强氧化性、耐酸碱性好、化学性质稳定、无毒性等优点成为当前最有应用潜力的一种光催化剂。
但由于粉末型TiO2光催化剂存在分离困难、易团聚和不易回收等缺点，所以常常将TiO2光催化剂制成薄膜。
制备TiO2薄膜的方法主要有：化学气相沉积法、磁控溅射法、溶胶-凝胶法[4、5]和液相沉积法等，其中，以溶胶-凝胶法较常见。
本文对溶胶-凝胶法制备TiO2薄膜的影响因素及改性等方面进行介绍，并对近年来采用溶胶-凝胶法制备TiO2薄膜在光催化领域中的应用等进行综述和展望，期望对TiO2光催化材料的研究与开发起到一定的帮助。
2 溶胶-凝胶法制备TiO2薄膜的工艺及优缺点溶胶-凝胶法一般以钛醇盐及其相应的溶剂为原料，加入少量水及不同的酸和络合剂等，经搅拌和陈化制成稳定的溶胶；然后用浸渍提拉、旋转涂层或喷涂等方法将溶胶施于经过清洁处理的载体表面；最后经干燥煅烧，在载体表面形成一层薄膜。
溶胶-凝胶法制备TiO2薄膜包括以下步骤：（1）金属盐水解；（2）胶溶；（3）陈化；（4）浸涂；（5）干燥；（6）煅烧。
Sol-Gel 法制备负载型TiO2具有以下优点：1）高度均匀性，对多组分其均匀度可达分子或原子级；2）可降低烧结温度；3）化学计量比较准确，易于掺杂改性；4）工艺简单，易推广。
但是溶胶-凝胶法多采用钛的醇盐为原料，成本较高，而且通过钛酸丁酯的水解和缩聚而形成溶胶的过程中涉及大量的水和有机物，所制备的TiO2薄膜在干燥过程中容易引起龟裂，这都需要进一步研究和改进。
3 影响溶胶-凝胶法制备TiO2薄膜的因素溶胶-凝胶法制膜的关键在于溶胶的配制，为了使衬底上的溶胶膜能迅速水解而得到具有一定厚度的透明薄膜，溶胶的配制应使成膜物质、溶剂、有机交联剂和催化剂之间的比例达到最佳，这样才能制备出高质量的薄膜。
纳米隔热涂料用纳米TiO2的表面改性研究
（ 煤炭 科 学研 究 总院杭 州环 境保护 研 究所 ， 江杭 州 ３ １０） 浙 １２１
摘要 ： 以硅烷偶联剂为改性剂， 通过 实验研究了纳米 Ｔ ｉ 有机化表 面改性的影响因素。 Ｏ 结
果表 明 ， 烷 偶联 剂 用量为 １％ 、 氯 甲烷 作为溶 荆 、 硅 ５ 二 改性 时 间为 ２ｈ 改性后 的 纳米 ＴＯ ， ｉｚ
收 稿 日期 ：０ ６ ９—１ ２ ０ —０ ５
基金项 目： 煤炭科学研 究总 院青年创新基金项 目（０５ ２０ ２０ — ０６
年 ）编 号 ：０５ １ ） （ ２０ＱＮ ６
维普资讯
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Ｈ ｕ —ｙ，Ｈ Ｎ ｎ —ｘ ｇ ＵＱ ｎ ｉＺ Ａ ＧＭｉ ｇ ｉ ｎ
ｒ ａ￣ｈｕＥ ｖ ｏｍ ｎａ Ｐｏ ｃｏ ｅ ａｃ ｓ ｔ ｅ Ｃ Ｒ ， ａｇｈｕ ３ １０ ， ｈ ａ ｎ ｏ ｎｉ ｎ ｅ ｔｌ ｒ ｅ ｉ Ｒｓ ｒ Ｉ ｔｕ ， Ｃ Ｉ Ｈ ｎｚｏ ｌ２ １ Ｃ ｉ Ｊ Ｈ ｒ ｔｔｎ ｅ ｈ ｎ ｉｔ ｎ
粒子 表 面化学 成键 ；Ｒ为 有机基 团 ，可 以是 甲基 、
热力学非稳态 ， 极易团聚 ， 在制备纳米保温隔热节 能涂 料 时 ，如果 纳米 材 料不 能很 好地 分散 在其 中 或不以纳米尺寸存在 ，就不能充分发挥纳米材料
乙烯基等，与聚合物分子有很强 的亲和力和反应
能力 。
总之。有效的偶联剂分子结构应该是一端能 与粒子表面基团发生作用 ，另一端与应用环境有 较强相互作用的双功能基 团的化合物。 简言之 ， 凡
所具有的特殊性能。 为克服以上缺点， 需对纳米材 料进行表面改性 。表面化学法改性是众多方法之
一
，
即采用化学手段 ， 如利用有机官能团等使粒子
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汇报人：陈杰 2015.05.21
表面改性
导致纯二氧化钛光催 化剂： 1.光谱响应范围短
2.光催化效率低 纯二氧化钛存在缺点：
1.晶格缺陷 2.禁带宽度大
表面改性的原因及目的
主 要 内 容
材料制备
材料表征 改性效果 机理研究 结论
改性过程
FT-IR
TiO2: 3380
-OH
542 Ti-O-Ti
1 cya/TiO2: 3400 -OH 3100~3400 -NH2 –NH-
1400~1700 C-N C=N
g-C3N4：3100~3400 -NH2 –NH1400~1700 C-N C=N
804 三嗪结构
材料表征
改性后二氧化钛不仅
在紫外区间存在吸收 峰，在可见光区间也 存在吸收峰
该催化剂光催化效果好，可用于可见光下，便于实际应用
对g-C3N4与TiO2结合方式的初探，验证假设
结论
改性效果
以偶氮染料AO7为模拟反应物
可见光下
紫外灯下
改性后光催化效果显著提升
机理研究
g-C3N4和TiO2的结合方式是通过g-C3N4末端
氨基和TiO2表面的羟基脱水结合而成 NaOH溶液处理
XPS
可见光下
紫外灯下
NaOH处理后的样品光催化效率明显下降，变相证明了上述假设
成功制备出g-C3N4表面改性的TiO2光催化剂