本文選題：TiO_2 + 溶劑熱法　； 參考：《濟(jì)南大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：本論文采用溶劑熱法,選用氫氟酸為晶面生長(zhǎng)控制劑,分別合成了(001)面暴露的片狀、楊桃狀、六棱柱狀等一系列不同形貌的TiO_2,探究了上述不同形貌TiO_2的生長(zhǎng)機(jī)理及形貌影響因素,并對(duì)所合成的樣品進(jìn)行了光催化降解甲基橙性能測(cè)試以及影響性能因素的分析。本文的具體研究如下:1.(001)面暴露的銳鈦礦TiO_2納米片的制備及光催化性能研究。本部分采用鈦酸四丁酯為鈦源,氫氟酸為晶面生長(zhǎng)控制劑,醇為溶劑合成了(001)面暴露的銳鈦礦TiO_2納米片。通過(guò)選用不同的醇為溶劑,探究了不同的醇為反應(yīng)介質(zhì)時(shí)對(duì)(001)面暴露的TiO_2納米片形貌及其性能的影響。結(jié)果表明,在甲醇溶劑條件下得到的樣品為無(wú)規(guī)則的形貌,在乙醇、異丙醇及正丁醇溶劑中得到的均為(001)面暴露的片狀形貌,其中在乙醇溶劑條件下所得納米片的尺寸最小。不同溶劑條件下所得的樣品表現(xiàn)出光催化性能的差異,其中乙醇溶劑條件下所得樣品由于其具有較大的比表面積及合適的(001)暴露比而表現(xiàn)出最佳的光催化效果。2.楊桃狀TiO_2的制備及其光催化性能研究。本部分選用辛醇為溶劑,采用溶劑熱法合成了由(001)面暴露的納米片組裝而成的楊桃狀TiO_2。通過(guò)時(shí)間依賴實(shí)驗(yàn)對(duì)楊桃狀TiO_2的生長(zhǎng)過(guò)程進(jìn)行了探究,結(jié)果表明楊桃狀TiO_2的形貌演變過(guò)程為成核、生長(zhǎng)、溶解再結(jié)晶和進(jìn)一步生長(zhǎng);并探究了氫氟酸的量與反應(yīng)溫度對(duì)楊桃狀TiO_2形貌的影響,結(jié)果表明,在其他實(shí)驗(yàn)條件不變的條件下,氫氟酸的刻蝕作用是楊桃狀TiO_2合成的關(guān)鍵,氫氟酸的濃度較高時(shí),對(duì)楊桃狀TiO_2的刻蝕程度越大,氫氟酸濃度低,對(duì)TiO_2的刻蝕程度較小,不足以發(fā)育成由(001)面暴露的納米片組裝的楊桃狀TiO_2;反應(yīng)溫度對(duì)楊桃狀TiO_2的形成也十分重要,當(dāng)溫度低于160 oC時(shí),得到的楊桃狀TiO_2發(fā)育不完全,當(dāng)溫度高于160 oC時(shí),會(huì)有一些團(tuán)聚的顆粒形成。不同反應(yīng)溫度下所得TiO_2的光催化性能測(cè)試表明在160 oC反應(yīng)溫度條件下所得到的樣品光催化性能最好。3.通過(guò)前驅(qū)體HTiOF3分解制備六棱柱TiO_2及其光催化活性與熱穩(wěn)定性的探究。首先,通過(guò)溶劑熱法合成了HTiOF3前驅(qū)體,并對(duì)前驅(qū)體的反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度、溶劑的量進(jìn)行探究以調(diào)控合成六棱柱組裝的前驅(qū)體。然后將HTiOF3前驅(qū)體分別在不同溫度下煅燒,并對(duì)煅燒后的樣品形貌及物相演變進(jìn)行了探究:在物相方面,當(dāng)煅燒溫度為200 oC時(shí),樣品仍然保持了前驅(qū)體的物相成分,當(dāng)煅燒溫度從200 oC增加到300 oC時(shí),前驅(qū)體的物相由HTiOF3轉(zhuǎn)化為TiO_2,當(dāng)煅燒溫度增加至870 oC時(shí),仍然保持銳鈦礦相TiO_2,當(dāng)煅燒溫度為900 oC時(shí),出現(xiàn)了金紅石相TiO_2,由此可見(jiàn),由前驅(qū)體HTiOF3分解得到的TiO_2表現(xiàn)出了較高的熱穩(wěn)定性;在形貌方面,當(dāng)煅燒溫度為200 oC時(shí),樣品保留了前驅(qū)體HTiOF3六棱柱的形貌,當(dāng)煅燒溫度升高為550 oC時(shí),六棱柱暴露在外面的上表面破碎,使得里面的顆粒狀填充物暴露,形成多孔的結(jié)構(gòu),當(dāng)煅燒溫度至870oC時(shí),多孔的六棱柱形貌被完全破壞,一些無(wú)定形的納米顆粒形成。最后,對(duì)不同煅燒溫度下所得樣品進(jìn)行了光催化性能測(cè)試,其中煅燒溫度為550 oC的樣品由于其多孔的六棱柱形貌表現(xiàn)出較好的光催化性能。
[Abstract]:In this paper , a series of TiO _ 2 with different morphologies , such as sheet , peach shape and hexagonal prism , exposed in ( 001 ) plane was synthesized by solvent thermal method . The growth mechanism and morphology influence factors of TiO _ 2 were investigated . The preparation and photocatalytic properties of TiO _ 2 films exposed to ( 001 ) surface were studied by using tetrabutyltitanate as titanium source and hydrofluoric acid as crystal growth controlling agent and alcohol as solvent . The rutile phase TiO _ 2 appears when the calcination temperature is 900 oC . The results show that the TiO _ 2 decomposed by the precursor HTiOF3 exhibits high thermal stability . When the calcining temperature is 200 oC , the samples retain the morphology of the precursor HTiOF3 hexagonal prism . When the calcining temperature rises to 550 oC , the porous hexagonal prism is completely destroyed and some amorphous nanoparticles are formed . At last , the samples obtained at different calcination temperatures are subjected to photocatalytic performance test , and the samples with the calcination temperature of 550 oC show better photocatalytic performance due to its porous hexagonal prism appearance .
【學(xué)位授予單位】：濟(jì)南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：O643.36;O644.1

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本文編號(hào)：2118019