纳米二氧化钛的制备及其光催化应用进展.pdf

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1、化工环保2004年第24卷增刊ENVIRONMENTALPROTECTIONOFCHEMICALINDUSTRY·117·纳米二氧化钛的制备及其光催化应用进展宁艳春1，2，蒲文晶2（1.华东理工大学化工学院，上海200237；2.中国石油吉林石化公司研究院，吉林吉林132021）［摘要］纳米二氧化钛是一种纳米功能粉体材料，主要用于高科技领域。近年来，人们对纳米二氧化钛进行了广泛的研究。首先介绍了纳米二氧化钛的制备方法，然后就其作为光催化剂的作用机理及其在水处理、空气净化、抗菌方面的应用进行了综合评述。［关键词］纳米二氧化钛；光催化

2、剂；制备；应用［中图分类号］TO134［文献标识码］A［文章编号］1006-1878（2004）07-0117-03纳米材料以其特殊的性能和广阔的发展前景引采用TiCl气相氧化合成了粒度为50!250nm的4起众多科学家的广泛关注。“纳米”本身是长度计量TiO2粒子，晶型以锐钛相为主，加入促进剂可提高单位，1纳米等于十亿分之一米，也等于千分之一微金红石相含量，但却导致粒子变大；且他们未考虑物米，大约是三、四个原子的宽度。纳米材料可以理解料预热、反应器结构等对粒子形态的影响。施利毅为包括纳米颗粒和纳米晶体等的材料。纳米材料以等采用自

3、制高温气溶胶反应器，通过控制操作条件，其独特的表面效应、体积效应、量子尺寸效应和宏观利用TiCl气相氧化制备出纳米金红石型TiO。42量子隧道效应等性质，而呈现出许多奇异的物理、化!."液相法学性质，使其在磁性材料、光学材料、催化剂材料和通过液相制备纳米材料的方法主要有沉淀法、电子材料等众多领域具有重要的应用价值。纳米氧化加氢法、还原法、水热法、溶胶-凝胶法、喷雾干TiO2是当前应用前景最为广阔的一种纳米材料。燥法、冷冻干燥法等。制备TiO2纳米粒子中典型的纳米TiO具有良好的紫外光吸收性能和催化性能，液相法主要包括四氯化钛加碱中

4、和水解法、TiOSO24广泛用于化妆品、废水处理催化剂、特种颜料等。近水解法、钛醇盐水解法（溶胶-凝胶法）、水热合成年来，人们对纳米TiO进行了广泛的研究，本文就纳法、和W／O微乳法等方法。2米TiO的制备方法以及光催化作用机理和其在水处液相法中利用溶液凝胶工艺是制备TiO纳米22理、空气净化、抗菌方面的应用作一综合评述。粒子的主要方法。如以TiOSO为原料，加入4Na2CO3水溶液于TiOSO4水溶液中，生成Ti（OH）41纳米TiO2的制备方法沉淀，加入HCl使之胶溶，生成带正电的水合TiO2TiO2纳米粒子的制备方法主要可以

5、分为气相透明水溶胶，用有机溶剂萃取，热处理后可得纳米法和液相法。TiO2粒子。该工艺的关键在于胶溶剂浓度的控制。!.!气相法也可以将钛醇盐水解形成溶胶，然后凝胶化，干凝胶制备TiO2纳米粒子中典型的气相法主要包括粉体为无定型结构，经热处理后转变为晶型。该法四氯化钛氢氧火焰水解法、四氯化钛气相氧化法、钛可获得20!100nmTiO粒子，呈球形。粒子纯度2醇盐气相水解或分解法等方法。高，粒度小，粒度分布窄。该法虽工艺简单，合成温四氯化钛氢氧火焰水解法最早由德国Degussa度低，但成本较高。液相中和法和TiCl水解法操4公司开发成功，

6、并生产出当前纳米级超细TiO2粉体作简单，但易造成反应物料局部浓度过高，难以的著名牌号之一（P25）；还有美国的卡伯特公司和控制粒径。微乳液法利用微乳液结构控制产物粒径日本Aerosil公司等也采用该方法生产超细TiO粉2体。［收稿日期］2003-09-15［；修订日期］2004-01-07气相反应法可以直接合成金红石型TiO粒子，2［作者简介］宁艳春（1971—），女，吉林市人，中国石油吉林后处理简单、生产速度快、连续化程度高，已用于制石化公司研究院工程师，华东理工大学工程硕士在读研究备粒径在250nm左右的涂料钛白。Ahkta

7、r等学者生，主要从事环保药剂及废水处理工艺开发。化工环保·118·ENVIRONMENTALPROTECTIONOFC~EMICALINDUSTRY2004年第24卷及其分布，是制备纳米粒子较新的方法之一，缺点是研究新进展作简要介绍。成本较高，但可通过与其他方法联用以降低成本。#.!光催化机理戴智铭、陈爱平等采用TiOSO热水解法制备半导体的能带结构通常是由一个充满电子的低4的超细TiO颗粒光催化剂，其光催化活性与商业化能价带和一个空的高能价带构成，他们之间的区域2DegussaP25TiO2超细颗粒相近。称为禁带。禁带是一个不连

8、续区域，当能量大于或!."气相法和液相法的比较等于半导体带隙能的光波辐射此半导体光催化剂较好的制备纳米TiO2的方法应满足：粒子纯度时，处于低能价带的电子（e）就会被激发到导带上，及表面清洁度高；粒子粒径大小和分布可控；粒子几价带生成空穴（h+），