介孔二氧化钛的制备解读
具有晶化孔壁二氧化钛介孔粒子的制备及其形成机理
译文:具有晶化孔壁二氧化钛介孔粒子的制备及其形成机理Hirobumi Shibata,† Hisashi Mihara,† Tatsuya Mukai,† Taku Ogura,† Hiroki Kohno,†Takahiro Ohkubo,‡ Hideki Sakai,*,†,‡ and Masahiko Abe†,‡Faculty of Science and Technology, Tokyo Uni V ersity of Science, 2641 Yamazaki, Noda,Chiba 278-8510, Japan, and Institute of Colloid and Interface Science, Tokyo Uni V ersity ofScience,1-3 Kagurazaka, Shinjuku, Tokyo 162-8601, JapanRecei V ed No V ember 1, 2005. Re V ised Manuscript Recei V ed January 6, 2006摘要：采用低温制备出了具有晶体孔壁的介孔二氧化钛粒子。
介孔二氧化钛晶体可以通过硫TAB，—种阳离子表面活性剂）存在下通过酸氧钛在333K下，在十六烷基三甲基溴化铵（C16溶胶—凝胶法来制备。
介孔二氧化钛具有六方孔道结构，它的形成机理如下。
在溶胶—凝胶反应的初级阶段，由硫酸氧钛形成的超细氢氧化钛晶核形成于CTAB胶束的表面。
然后，在16转化为锐钛型纳米晶壁的晶相转变，最终导致具有晶333K热处理条件下，诱导了由TiO(OH)2体孔壁的介孔二氧化钛的形成。
而且，溴离子，CTAB的反电荷离子的存在通过阻止锐钛型16向金红石型的转变而表现出能抑制介孔结构的坍塌。
前言采用表面活性剂作为模板的分子组装法制备的介孔材料[1～6]具有高度有序的孔道结构和大的比表面积，由于其具有可作为吸附剂、催化剂和分离用材料的潜在应用而备受关注。
介孔TiO_2的水热法制备及表征
Ｂ Ｔ法确定 比表面积 、 Ｌ Ｅ 微孑 面积 和微孔体积 ； 介孔 孑 体 积 和介孑 比表 面积采 用 ｔ ｏ 法计 算 得 到 。 Ｌ Ｌ — ｔ ｐ Ｔ —Ｔ Ｇ Ｄ Ａ分析采用上海精密科学仪器有限公司生产 的 Ｃ Ｙ ３Ｐ型 差 热 分 析 仪 ， 测 试 温 度 范 围 Ｒ 一２ ２ ～０ ０ 加热速率 １ ￣ ｍｎ ， ０ １０ ℃， ０ Ｃ・ ｉ 载气为 Ｎ。 ～ ２
液的 Ｔ４ ｉ 浓度为 ０ ０ ｏ・－时 ， ＋ ． ｍ ｌＬ ３ 水热温度对产物结
构 的影 响 ， 结果 见 图 １ 。
图 ２ 水热制备样品与商品 ＴＯ 的 Ｘ Ｄ谱图对比 ｉ Ｒ
Ｆ ｇ２ Ｃ ｎ ｒ ｓ ｉ ｂ ａ ｎ ｄ ｕ ｉ ｇ ｈ ｄ ｏｈ ｒ ｌｍｅ ｈ ｄ ｉ ． ｏ ｔ ｔｏ Ｔ Ｏ２ ｔｉ ｅ ｓ ｙ ｒｔ ｅ ｍａ ｔ ｏ ａ ｆ ｏ ｎ ａ ｄ ｃ ｍｍｅ ｃ ａ ｉ ｎ ｏ ｒ ｉｌＴ Ｏ２
（． １中国石油大学（ 北京 ）ａ重质 油国家重点实验室 ．． ． ｂＣＮＰ Ｃ催化重点实验室 。 北京 １ ２ ４ ０ ２ ９）
摘
要 ： 价的工业级偏 钛酸为原料 ， 以廉 采用水 热法制备 了锐钛 矿型介孔 Ｔ ｉ ， 了水 热温度和水热 Ｏ 考察
时 间对 ＴＯ 晶粒 度 的影 响 ， 对 ＴＯ 进行 了 Ｎ 吸 附 一脱 附 、Ｅ ｉ： 并 ｉ Ｓ Ｍ及 Ｔ — Ｔ Ｇ Ｄ Ａ表征 ， 结果表 明 ， 水热 温度对 ＴＯ 晶粒度的影响较 大而水热 时间影 响较小 ，纳米尺寸 的 ＴＯ 晶体在聚 乙二醇模板剂 的作用下组装为微米 ｉ ｉ 级 的介孔 ＴＯ ， ｉ 平均介孔孔径达到 了 ８８ ｍ， ． ｎ 且具有很 高的稳定性 。
化
学
工
程
原位法制备介孔SiO_(2)@TiO_(2)粉体及其性能研究
第36卷第1期2251年3月西南科技大学学报Jo/rnai of So/thwest University of Scie/ce and TechnologaVo/36No.1Mar,2021原位法制备介孔SiO2@TiO2粉体及其性能研究尹梦康明孙蓉李昌林赵宇航(西南科技大学材料科学与工程学院四川绵阳651010)摘要:介孔S i O2@T i O2粉体具有较大比表面积及有序的孔径分布，在吸附、药物控释以及催化剂载体等领域应用前景广阔。
以正硅酸乙酯为硅源、钛酸正丁酯为钛源、十六烷基三甲基漠化铵为模板剂，结合并改进溶胶凝胶法和水解沉淀法，设计了一种原位制备介孔S i O2@T i O2粉体的方法。
通过对不同酸碱条件下所得样品进行结构与性能分析表明，碱性条件有利于介孔S1O2@T1O2粉体的制备，在pH值为3和5时，其孔径分布不集中，比表面积在10 m2/g以下，当pH值为0〜11时,其比表面积为150〜200m5/g,孔体积为0.213〜0.369mL/g,孔径集中分布在5nm 左右。
相较于传统的溶胶凝胶法，原位法制备的介孔S i O2@T i O2粉体比表面积和孔体积均有增大,孔径减小但分布集中，使其更适合作为催化剂载体。
关键词:原位法介孔S1O2@T1O2粉体比表面积孔体积孔径中图分类号：0643.36文献标志码：A文章编号：1671-8755(2021)01-0023-05In-siti Preyaration and Praperties of Mesoporaus SiO2@TiO2PowderYIN Msg,KANG Ming,SUN Rong,L)Chapglia,ZHAO YuUapg(School of Materiad ang Engineering,Southwest Universita of angTechnolofa,MianyaTig621212,Sichuan,China)Abstract:Meso/oro/o SiO2@T1O2powder has a larpe specific surface area and orbereC pore size distri/u-tioc,which UPngo a wi/e applicatio/prospect in the fields of aPsorptioc,co/trolleC release of drugs and catalyst suupoU.In t hio stuUy ,with chyl orthosilicate as silicoc so/rce,n-Putyl titanate as titanium so/rce and cCyt tCoChyt ammo/ium Uromine as template agent,a metho/for in-situ pcpdction of mco-poro/o SiO2@T1O2powder wao invecteC Oa。
多孔TiO2的制备及多孔性对光催化性的影响
多孔TiO2的制备及多孔性对光催化性的影响摘要：本文主要介绍了多孔TiO2的溶胶-凝胶法制备多孔TiO2粉体和多孔TiO2薄膜并引证说明制备材料中孔的大小及其对光催化活性的影响。
通过例子说明模板法制备的多孔材料，孔径在介孔范围内的多孔TiO2,可以对降解物进行吸附,反应物和生成物的扩散速度加快,光催化活性和催化速率得到提高。
另外TiO2中适量孔的引入,增加了催化剂的比表面积,有利于催化剂与反应物的充分接触，提高光催化活性。
因此将TiO2制成多孔结构是提高其光催化活性的有效途径之一,具有重要的研究价值和很好的应用前景。
关键词：多孔TiO2；溶胶-凝胶法；模板法；光催化活性面对能源短缺和生态环境不断恶化等问题，如何低消耗高效利用环境友好型资源--太阳能资源是科研工作者最关注的研究课题之一。
光催化技术可有效的将光能转化为化学能，也是一种最直接简单的解决方法。
特别是在污染水处理方面，光催化技术能够利用太阳光有效地降解大部分目前己知的有机污染物，最终将它们降解生成CO2、H2O及少量无机酸等产物。
各种光催化材料，如TiO2、ZnS、CdS、WO3、SnO2、Fe2O3等N型半导体材料受到广泛的研究，特别是纳米级的半导体材料，由于具有小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应及介电限域效应等一系列特点，引起了研究者更加浓厚的兴趣。
纳米TiO2以其价廉、无毒、高的稳定性等优点，已作为最有开发前途的绿色环保型催化剂而成为研究的热点。
早期研究中，大多将TiO2与废水组成悬浮液，但悬浮相光催化剂由于易失活，易凝聚和难回收等致命的缺点，严重限制了光催化技术的发展。
近年来，TiO2光催化剂固定化得到了广泛的研究，TiO2的固定化解决了固-液分离的问题，然而负载后的TiO2催化剂的活性普遍较低，其原因之一就是反应物与负载后催化剂的接触不够充分。
自1992年，美国Mobil 公司的Kresge等人[1]首次报道合成M41S系列介孔材料以来，介孔材料就以其孔道大小均匀，有序排列而且孔径可在1.5～10nm范围内连续可调，巨大的比表面积（＞1400m2·g－1）等独有的特点，以及在催化、吸附、分离及光、电、磁等诸多领域潜在的应用价值，而迅速引起国际材料科学领域的广泛关注。
二氧化钛制备
2015-12-221华东理工大学East China University of Science And Technology
TiO2
的制备
（晶相、相貌）（改性）
二氧化钛的同质异形体金红石相（Rutile，P42/mnm）锐钛矿相（Anatase，I41/amd）板钛矿相（Brookite，Pbca）TiO2-B相(C2/m)
TiO2-R相(Pbnm),
TiO2-H相(I4/m)
TiO2-II相(Pbcn)
TiO2-III 相(P21/c)。
TiO2的晶型结构
金红石锐钛矿板钛矿不同晶型的特点和控制
锐钛矿相、金红石相和板钛矿相为TiO2主要的三种晶
型。金红石相是热力学最稳定的二氧化钛晶型，动力学反应更倾向于形成锐钛矿和板钛矿。自然界中通过地质水热过程自然形成的二氧化钛矿石通常是金红石相。
既可以通过煅烧法得到锐钛矿和金红石，也是可以通过气相和液相制备中通过控制反应条件得到不同晶相的TiO2
。
水热反应中，介质的酸碱度、阴离子种类都会对TiO2
的晶型产生影响。例如，酸性介质中，硫酸根离子和氟
离子有利于得到锐钛矿，而氯离子存在有利于得到金红石。中性条件下，容易得到含板钛矿的混晶。
奥斯特瓦尔德递进法则（Ostwald’s step rule）
奥斯特瓦尔德递进法则认为对于同质异形体的形成和晶格转变中，并不是直接形成最稳定的晶相，而是先生成最不稳定的晶相，然后随着时间的推移，第次转化到一个热力学更稳定的相，直至最后生成最稳定的相。
不同相之间的转变需要温度、时间等因素的配合。因此，利用温度、时间等制备参数的调节使得人们可以将同质异形体定格在某一亚稳晶相。
人们通常需要利用晶格诱导技术（在气相氧化法中利用Al2O3作为晶核诱导生长金红石相
TiO2
）或采取高温煅烧技术（锐钛矿相TiO2在
600 oC以上的温度下煅烧时会转晶生成金红石相二氧化钛）来获得较高纯度的金红石相TiO2。2015-12-222纳米TiO2的制备技术纳米二氧化钛光催化剂的制备技术包括火焰高温热解、气相化学氧化法、化学气相沉积、溶胶凝胶法、沉淀法、水热法、反相微乳液法等技术。
多孔TiO2的制备及多孔性对光催化性的影响
多孔TiO 2的制备及多孔性对光催化性的影响摘要：本文主要介绍了多孔TiO2的溶胶-凝胶法制备多孔TiO2粉体和多孔TiO2 薄膜并引证说明制备材料中孔的大小及其对光催化活性的影响。
通过例子说明模板法制备的多孔材料，孔径在介孔范围内的多孔TiO2, 可以对降解物进行吸附, 反应物和生成物的扩散速度加快，光催化活性和催化速率得到提高。
另外TiO2中适量孔的引入, 增加了催化剂的比表面积, 有利于催化剂与反应物的充分接触，提高光催化活性。
因此将TiO2制成多孔结构是提高其光催化活性的有效途径之一，具有重要的研究价值和很好的应用前景。
关键词：多孔TiO2；溶胶-凝胶法；模板法；光催化活性面对能源短缺和生态环境不断恶化等问题，如何低消耗高效利用环境友好型资源-- 太阳能资源是科研工作者最关注的研究课题之一。
光催化技术可有效的将光能转化为化学能，也是一种最直接简单的解决方法。
特别是在污染水处理方面，光催化技术能够利用太阳光有效地降解大部分目前己知的有机污染物，最终将它们降解生成CO2、H2O 及少量无机酸等产物。
各种光催化材料，如Ti O 2、ZnS、CdS、WO3、SnO2、Fe2O3等N型半导体材料受到广泛的研究，特别是纳米级的半导体材料，由于具有小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应及介电限域效应等一系列特点，引起了研究者更加浓厚的兴趣。
纳米TiO2 以其价廉、无毒、高的稳定性等优点，已作为最有开发前途的绿色环保型催化剂而成为研究的热点。
早期研究中，大多将TiO 2与废水组成悬浮液，但悬浮相光催化剂由于易失活，易凝聚和难回收等致命的缺点，严重限制了光催化技术的发展。
近年来，TiO2光催化剂固定化得到了广泛的研究，TiO2的固定化解决了固-液分离的问题，然而负载后的TiO2催化剂的活性普遍较低，其原因之一就是反应物与负载后催化剂的接触不够充分。
自1992 年，美国Mobil 公司的Kresge等人⑴首次报道合成M41S系列介孔材料以来，介孔材料就以其孔道大小均匀，有序排列而且孔径可在1.5〜10nm范围内连续可调，巨大的比表面积(> 1400m2 g_1)等独有的特点，以及在催化、吸附、分离及光、电、磁等诸多领域潜在的应用价值，而迅速引起国际材料科学领域的广泛关注。
不同粒径二氧化钛的制备与表征
不同粒径二氧化钛的制备与表征二氧化钛（TiO2）是目前应用最广泛的半导体材料之一，其用途包括太阳能电池、光催化、生物医药、杀菌和防腐等领域。
但是，TiO2在实际应用中受到许多限制，例如低光吸收率、表面活性不足等。
为了克服这些限制，研究者们尝试从粒径控制入手，制备不同粒径的TiO2。
本文将介绍不同粒径TiO2的制备与表征。
一、制备方法1. 水热法水热法是制备TiO2纳米颗粒的常用方法之一。
通常使用钛酸丁酯作为前驱体，在高温高压的条件下进行水解、凝胶化和热处理等步骤，最终制备出不同粒径的TiO2颗粒。
水热法制备的TiO2颗粒具有高比表面积、少量缺陷和高结晶度等优点。
2. 气相沉积法气相沉积法是另一种制备TiO2纳米颗粒的方法。
该方法利用化学反应在气相中形成TiO2纳米晶体，然后将其沉积在基底上。
气相沉积法制备的TiO2颗粒具有细小的尺寸、高比表面积和优异的光学性质等特点。
3. 水热-微波辅助法水热-微波辅助法是利用水热法和微波辐射相结合制备TiO2纳米颗粒的新型方法。
该方法使用了微波的频率和功率对加热和水解过程进行控制，大大缩短了反应时间。
此外，微波加热还可以促进前驱体的均匀分散，并使得制备的TiO2颗粒具有更窄的粒径分布。
二、表征方法对于不同粒径的TiO2，需要使用不同的表征方法来确定其物理、化学和光学性质。
以下是一些常用的表征方法：1. X射线衍射（XRD）XRD是一种常用的技术，可用于确定TiO2晶体的晶型、晶格常数和结晶度等。
TiO2的两种常见晶型为锐钛矿型和金红石型，可以通过XRD方法进行检测。
2. 透射电子显微镜（TEM）TEM是一种高分辨率和高放大倍数的技术，可以用于粒子尺寸、形状和分布的直接观察。
因此，TEM广泛用于TiO2粒子的形貌和大小的确认。
3. 紫外-可见光谱（UV-Vis）UV-Vis光谱是一种用于表征材料光学性质的检测方法，可用于检测TiO2的吸收光谱。
TiO2的能带结构可以通过光吸收谱来确定，这对于理解其物理性质和光催化过程是至关重要的。