本文關(guān)鍵詞：銳鈦礦型二氧化鈦納米材料的制備、表征及應用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《吉林大學》 2015年

銳鈦礦型二氧化鈦納米材料的制備、表征及應用

趙然  

【摘要】：隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，世界人口的急劇增加，“能源”逐漸成為各個國家實力的象征和競爭的焦點。能源的過度開發(fā)和使用在給社會帶來繁榮和文明的同時，也對人類的社會安定和生存環(huán)境產(chǎn)生了巨大的影響。尋求低成本﹑高效率﹑安全無污染的新能源和新材料成為可持續(xù)發(fā)展的唯一出路。二氧化鈦納米材料因具有安全系數(shù)高﹑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定﹑無毒﹑廉價等特點，不僅可作為新型儲能設備-鋰離子電池的電極材料，同時還可作為光催化劑降解有機污染物，緩解環(huán)境危機，具有解決能源危機和緩解環(huán)境污染的雙重意義。 二氧化鈦納米材料作為鋰離子電池負極材料時，其理論比容量相對較低，僅為168mAh g-1；作為光催化劑，又具有帶隙較寬﹑吸收光閾值高的缺點；且納米二氧化鈦制備工藝繁瑣耗時，易于產(chǎn)生團聚，不適于商業(yè)化生產(chǎn)。本文針對以上缺點，對溶膠陳化成凝膠再水熱的工藝進行改善，即將溶膠部分水解后直接溶劑熱處理，制備出粒徑分布均勻﹑分散性較好的銳鈦礦型二氧化鈦，并研究其光催化和電化學性能。 本文主要的研究內(nèi)容及結(jié)果如下： （1）以鈦酸四丁酯為前驅(qū)體﹑無水乙醇為溶劑﹑硝酸為抑制劑，采用溶膠凝膠結(jié)合水熱法制備納米級二氧化鈦材料。并在此工藝基礎上，，添加陰離子型表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)，采用溶膠部分水解后直接溶劑熱處理的方法制備出納米TiO2材料。設計正交實驗，利用X射線衍射分析對樣品的晶型、晶粒大小進行確定，采用TEM和SEM對樣品的形貌、尺寸和分散性進行觀察。實驗表明：當n(Ti(OR)4):n(C2H5OH):n(H+):n(H2O)=1:15:0.35:4，十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)相對于鈦酸四丁酯的質(zhì)量比為1:30時，將原料150℃恒溫反應6天，并450℃煅燒4h后，制備的二氧化鈦納米材料為純相銳鈦礦，粒徑尺寸在20nm以下且分散性較好。 （2）通過對甲基橙進行光催化降解，研究兩種合成工藝及表面活性劑的存在對樣品光催化性能的影響。實驗表明，表面活性劑(SDBS)參與下的溶膠結(jié)合溶劑熱法制備的二氧化鈦具有較好的光催化性能，在光催化降解甲基橙60min后，降解率達到99.5%。并研究溶劑熱法中不同工藝參數(shù)對二氧化鈦光催化性能的影響。 （3）在最佳合成工藝條件下對比研究兩種制備工藝及表面活性劑(SDBS)對納米二氧化鈦電化學性能的影響，實驗結(jié)果表明，溶劑熱法制備的二氧化鈦具有更好的循環(huán)穩(wěn)定性，在0.2C下，首次充電比容量為190.4mAh g-1，循環(huán)100圈后，其比容量幾乎無衰減，且表面活性劑的存在有助于提高樣品的比容量。并進一步分析溶劑熱中，反應溫度和反應時間對二氧化鈦電化學性能的影響。研究表明，反應溫度和反應時間會影響材料粒徑的大小、形狀的規(guī)整性及分散性，從而會對其電化學性能產(chǎn)生影響。

【關(guān)鍵詞】：
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TB383.1;O614.411
【目錄】：

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