掺N纳米TiO粉体和溶胶的制备及可见光致超亲水性研究

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TiO<,2>是一种重要的无机功能材料，具有良好的化学稳定性、抗磨损性、耐光蚀、低成本和无毒等特性，使其在空气净化、污水处理、太阳能电池、自洁陶瓷和抗雾玻璃的制备等众多领域具有广阔的应用前景。但由于TiO<,2>(锐钛矿)是宽禁带半导体，禁带宽度为3.2eV，需在紫外光的激发下才能显示其催化活性。因此如何改性TiO<,2>使其在可见光激发下产生活性一直是研究的热点。常用的改性方法有：非金属掺杂、过渡金属离子掺杂、染料敏化、复合半导体、贵金属沉积和强酸修饰等几种形式。本文采用直接沉淀法制备纳米TiO<,2-x>N<,x>粉体，前驱物为双氧水络合的硫酸钛溶液，用氨水做沉淀剂。制备的掺N纳米二氧化钛粉体采用多级分散的方法制备成溶胶，最后将所得溶胶通过旋涂法制备成薄膜并对其进行可见光照射下的超亲水性研究。借助XRD、XPS、APS、UV-Vis等表征手段，重点讨论了纳米TiO<,2-x>N<,x>的晶相和晶粒尺寸、颗粒分布、表面物种化学态、以及光吸收性等，并对过氧化氢络合机理和多级分散原理做了简要探讨。研究表明：用氨水直接沉淀双氧水络合的硫酸钛溶液能够制备出掺N的纳米二氧化钛；N的掺杂能有效抑制晶相转变，提高二氧化钛的热稳定性；掺N量随着煅烧温度的升高而降低；掺N的二氧化钛表面物种化学态发生改变。分散过程中，联合使用能量密度逐步加大的三台磨机，并采用草酸铵和钛酸四丁酯做分散剂，分散后所得二氧化钛浆料的湿润性，分散性都较好。对纳米TiO<,2-x>N<,x>做可将光致超亲水性研究得出以下结论：掺N的纳米二氧化钛薄膜在无光照情况下，亲水性能比普通纳米二氧化钛高；普通纳米二氧化钛只有在紫外光照射下才能显现出超亲水性，而掺N的纳米二氧化钛，在波长大于400nm以上的光照下同样表现出良好的超亲水性能。与常规的沉淀法制备掺N纳米二氧化钛方法有所不同，本文采用了过氧化氢络合的硫酸钛作为前驱物，类似的研究和制备方法尚未见报道，这是本文的创新之处。研究结果表明，通过该方法制备的锐钛矿型掺N纳米二氧化钛在波长大于400nm的可见．光照射下具备良好的超亲水性。

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作者
孙笋蓝;
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作者单位

华南理工大学;

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授予单位华南理工大学;
学科材料学
授予学位硕士
导师姓名李竟先;
年度 2006
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类粉末技术;
关键词
纳米二氧化钛粉体; 溶胶; 光致超亲水性; 硫酸钛溶液; 紫外光照射; 方法; 法制; 直接沉淀; 纳米二氧化钛薄膜; 络合; 过氧化氢; 过渡金属离子掺杂; 多级分散; 表面物种; 无机功能材料; 双氧水; 锐钛矿; 前驱物; 宽禁带半导体; 化学态;

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