摘要：纳米二氧化钛光催化材料的合成与改性

摘要 本研究论文主要包括综述和实验两部分。综述部分主要讨论了纳米二氧化钛的结构特点、光催化机理、合成条件、改性方法及应用前景。实验部分主要介绍了以四氯化钛和氨水为原料，水合硝酸铁为掺杂改性剂，无水乙醇为溶剂，采用沉淀法和共沉淀法合成纯纳米二氧化钛和铁掺杂改性纳米二氧化钛。 .铁-二氧化钛。在使用无水乙醇、十二烷基磺酸钠和聚乙烯吡咯烷酮分散中间产物的基础上，系统探讨了反应条件对产物晶型、形貌和粒径的影响，并对不同条件进行了探讨。合成产物对紫外-可见吸收光谱的影响及变化规律。本文主要研究内容如下： 第二章：在无水乙醇中加入不同质量的四氯化钛和水合硝酸铁，得到不同摩尔比的铁钛溶液，并用氨水调节铁钛体系的pH值。得到相应的沉淀成分。沉淀在室温下老化，用无水乙醇洗涤，干燥得到Fe-Ti干凝胶。 Fe-Ti干凝胶经煅烧得到纳米Fe-TiO2。在相同条件下合成了纯纳米二氧化钛。通过改变铁的掺杂量、煅烧温度和煅烧时间，考察了这些条件对产物晶型、形貌和紫外-可见吸收光谱的影响。经800℃煅烧6 h得到的Fe/Ti摩尔比为3.8%的纳米Fe-TiO2为具有良好分散性的混晶球形颗粒。紫外-可见吸收光谱研究表明，该材料的紫外-可见吸收光谱相对于纯纳米二氧化钛具有最大的红移。第3、4章：在混合有不同质量的四氯化钛和水合硝酸铁的无水乙醇溶液中加入一定量的十二烷基磺酸钠和聚乙烯吡咯烷酮表面活性剂粉末。最后，搅拌，氨水调节体系的pH值，得到相应组分的沉淀。将沉淀在室温下熟化，用离子交换水洗涤并干燥以获得表面活性剂分散的铁-钛干凝胶。将表面活性剂分散的Fe-Ti干凝胶煅烧得到纳米Fe-TiO2。在相同条件下合成了纯纳米二氧化钛。通过改变铁的掺杂量、表面活性剂的添加量、煅烧温度和煅烧时间，考察了这些条件对产物晶型、形貌和紫外-可见吸收光谱的影响。实验结果表明，聚乙烯吡咯烷酮的存在可以显着促进产品的分散性，而十二烷基磺酸钠对产品有一定的分散性，但对产品的分散性没有显着促进作用。 UV-Vis吸收光谱研究表明，与纯纳米TiO2相比，经400℃煅烧3 h得到的Fe-TiO2纳米Fe-TiO2的UV-Vis吸收光谱红移最大，具有铁钛摩尔比为0.38%-3.8%。第五章：以锐钛矿纯纳米二氧化钛为前驱体，加入NaOH溶液中搅拌悬浮液，放入密闭压力溶液弹中进行水热处理。通过改变NaOH溶液的浓度、水热温度和水热时间，考察了这些条件对水热产物晶型和紫外-可见吸收光谱的影响。研究结果表明，当NaOH溶液浓度为8 mol/L，水热温度为150 ℃，水热时间为1 d时，所得产物的带隙能明显低于纯TiO2，但其在 400 nm 后可见光区的带隙能量明显低于纯 TiO2。吸收还是很弱的。水热产物的形貌变化不能促进吸收带的可见光化。第6章：将四氯化钛和水合硝酸铁加入无水乙醇中，得到铁钛摩尔比为37.9%的铁钛溶液，用氨水调节铁钛体系的pH值，得到相应组分的沉淀。不同温度下的沉淀煅烧结果表明，合成产物为含Fe-TiO2杂质相。通过改变煅烧温度，考察了温度变化对产物晶型和紫外-可见吸收光谱的影响。与纯TiO2相比，异相产物Fe-TiO2的光谱吸收有明显的红移，在可见光区有很强的吸收，即异相产物的存在大大扩展了产物在可见光区的吸收。可见光区域。对合成的中间体和产物进行了XRD、UV-Vis、SEM、TEM、DSC-TGA、IR、Raman、FL/PL等表征。