光催化剂二氧化钛的研究

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1、化学文献检索作业姓名：王亚鹏班级：化学环境与工程学院化学工程与工艺1班学号：200905010049联系电话：15290900820光催化剂二氧化钛的研究论文摘要：二氧化钛的发展前景广阔，光催化剂的发展有待提高，以廉价、易得的四氯化碳为原料，利用溶胶—凝胶法制备二氧化钛，工艺过程简单、易控制、污染少，是一种制备二氧化钛的理想方法。用硫酸钛为原料，采用尿素均相沉淀结合水热法制的TiO2粉体。光催化剂目前还有许多不足之处，需要进一步研究。关键词：二氧化钛光催化水热高活性制备降解不足二氧化钛的光化学反应早在20世纪50年代就为人们所

2、熟知，但其引起世界上众多科学家极大兴趣的契机可以说是1972年在Nature上报道的将二氧化钛作为电极进行水的光分解的本多—虅岛效应。其作为获取利用太阳能的方法受到了极大关注。另外，20世纪80年代前后在世界范围内展开了着眼于二氧化钛光催化剂所具有的强氧化能力进行有机物分解反应，特别是水的净化反应方面的探索。但是这些研究最终没有实现广泛的应用。根据有关光催化的产业界团体之一光催化产品研讨会的估计，2002年，日本国内的光催化相关的市场规模为200亿—300亿日元左右，欧洲为100亿日元左右。光催化产品正式投放市场是在1997—

3、1998年，当时整个日本经济出现滑坡，这可以说是例外的不断壮大的市场。现在市场规模还在不断扩大，毫无疑问在今后几年内将达到1000亿日元。但是，要使市场继续扩大到人们所期待的1万亿日元的规模，则需要持续不断地开发光催化的新的用途。最近，相继报道了掺氮的二氧化钛得等可见光响应型催化剂应用于室内建筑材料，另外还报道了利用太阳能的农用废水净化系统及具有去除大气中NOX功能的道路，以及净化有机氯污染土壤的光催化膜等，光催化技术可能发展成为净化水、大气、土壤的最基本的环境友好技术。在波长为300nm的光辐射下，光催化剂TiO2吸收光子而

4、产生了电子和空穴（可视为正电子），通过电子和空穴的传递，化学修饰了催化剂TiO2表面吸附物体，使它们变成在热力学上有利于反应的反应物种而发生反应。因此，这一反应是光催化反应。光催化反应的电子机理类似于半导体多相催化反应，但前者通过光激发，后者通过热激发来产生电子和空穴。目前，制备纳米TiO2的方法可归纳为气相法和液相法两大类。液相法具有合成温度低、设备简单、易操作、成本低等优点，是目前实验室和工业上广泛采用的制备纳米粉体的方法一、溶胶一凝胶法制备二氧化钛。　1.实验原理　　1.1溶胶一凝胶法制备二氧化钛的原理　　将四氯化钛加入

5、乙醇的水溶液中，让TiCl4水解后再加入含羟基或可释放出羟基的化合物（本实验用氨水），使其缩合，逐渐凝胶化后经干燥和煅烧可得二氧化钛粉末，反应如下：水解反应：TiCl4+4C2H5OH=Ti(OC2H5)4+4HClTi(OC2H5)4+4H2O=Ti(OH)4↓+4C2H5OH煅烧反应：Ti(OH)4=TiO2+2H2O2实验方法　　2.1二氧化钛的制备方法[1]　　取100ml乙醇和25ml去离子水混合均匀，将1.5ml的四氯化钛用干燥的滴管吸取，缓缓加入100ml乙醇和25ml去离子水的混合溶液中。　　为促进其水解缩合反

6、应的进行，再在溶液中加入28%的氨水，并且为防止二氧化钛团块的产生而导致氯离子不易除去，以逐滴的方式加入28%的氨水，并不断的搅拌，此时会有白色沉淀生成，直到溶液的pH值上升到7-8时，停止加入氨水。　　用抽滤器过滤溶胶三次，在过滤中加入去离子水洗涤沉淀数次，以除去氯离子，将过滤过的白色沉淀物置于烘箱中干燥去水，烘箱的温度设定为65℃，干燥后研磨成粉。　　将研磨后的粉末置于高温炉中煅烧通入空气，以100℃/h的速率加热至600℃。保持温度1h后自然降至室温，再将颗粒研磨成粉末。　　2.2二氧化钛降解重铬酸根离子的实验方法[8]

7、　　在自制的光催化反应器中进行反应，光催化反应器为三层圆筒形玻璃容器，内套管内通有冷却水，外套管为恒温水槽，内外套中间为反应器，反应器内控制溶液的温度为(30±1)℃。取重铬酸钾溶液，调节溶液的pＨ值为2.5，加入一定量二氧化钛，搅拌10ｍin左右使之分散均匀，固定搅拌速度为300ｒ/min。日光灯照射下反应一段时间，静止分层后取上清液用UV-754型分光光度计于370nｍ处测定吸光度，对照工作曲线计算其降解率。计算公式如下：　　E=(C1-C2)/C1×100%二、尿素均相沉淀结合水热法1试剂与仪器　硫酸钛（化学纯，北京精求

8、化工有限责任公司）；P25TiO2(德国Degussa公司生产，比表面积56.5m2/g，68.5%锐钛矿和31.5%金红石)；所处理的水样为活性艳红X-3B废水。　　UV-Vis2550型紫外-可见分光光度计(日本岛津公司)；自制光催化反应器；250W高压汞灯(波长3504