tio2纳米空心微球的制备及其光催化性能研究

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1、学大工理汉武学大工理汉武PMN/EPTiO（申请工学硕士学位论文）复2合纳材米料空的心制微备球TiO纳米空心微球的制备及其工的2艺制及备其及光催化性能研究其性光能催研化究性能研究培养单位：材料科学与工程学院杨杰何学科专业：材料物理与化学慧敏武汉研究生：杨杰理工指导教师：陈文教授大学武汉理工2014年5月大学万方数据分类号密级UDC学校代码10497学位论文题目TiO2纳米空心微球的制备及其光催化性能研究英文Thefabricationandphotocatalyticactivityofnano-TiO2题目hollowspheres研究生姓

2、名杨杰姓名陈文职称教授学位博士指导教师单位名称武汉理工大学邮编430070申请学位级别工学硕士学科专业名称材料物理与化学论文提交日期2014年5月论文答辩日期2014年5月学位授予单位武汉理工大学学位授予日期答辩委员会主席评阅人2014年5月万方数据独创性声明本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了

3、明确的说明并表示了谢意。签名：日期：学位论文使用授权书本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人承诺所提交的学位论文（含电子学位论文）为答辩后经修改的最终定稿学位论文，并授权武汉理工大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存或汇编本学位论文。同时授权经武汉理工大学认可的国家有关机构或论文数据库使用或收录本学位论文，并向社会公众提供信息服务。（保密的论文在解密后应遵守此规定）研究生（签名）：导师（签

4、名）：日期万方数据摘要本文采用模板法，以聚苯乙烯（PS）为模板、钛酸正四丁酯（TBOT）为钛源制备了TiO2纳米空心微球，采用XRD、SEM、FETEM、BET等分析手段来对材料进行表征，并通过研究材料的紫外-可见吸收光谱和材料在紫外光下降解标准气相苯的测试来考察材料的光催化活性。主要研究成果如下：1、采用乳液聚合法制备了PS纳米微球。结果表明，在70°C下保温18h可以得到单分散、尺寸均匀、表面带负电荷的PS纳米微球，微球尺寸随着反应体系中苯乙烯单体用量的减小而变小，随着引发剂过硫酸钾用量的增大而减小。2、研究了热处理温度对TiO2纳米空心

5、微球的影响。结果表明，随着热处理温度的升高，材料逐渐由锐钛矿相向金红石相转变。热处理温度低于700°C时产物中为纯锐钛矿，结晶度随温度的升高而增加；热处理温度超过700°C时产物中出现金红石相，金红石相的比例随温度升高而增加，此时空心微球的形貌会遭到破坏。热处理温度为700°C时，材料的锐钛矿相结晶度最高，空心微球的形貌完整，对紫外光的吸收最强，所表现出的光催化降解苯效率最高，80min对气相苯的降解率达到85%，光催化活性为P25的1.3倍左右。3、研究了氨水加入量对TiO2纳米空心微球的影响。结果表明，氨水用量对产物的形貌有较大的影响。不

6、加氨水时，产物主要以二氧化钛团聚颗粒形式存在，没有TiO2纳米空心微球结构，产物的光催化性能较低；氨水用量过多会导致钛酸正四丁酯水解速率过快，产物中出现较大的包裹体和较多的团聚颗粒，导致产物光催化活性的降低。在本文所用的反应体系中，当氨水用量为0.5ml时，产物的微观形貌最好，表现出的光催化活性也最高，65min时能将苯完全降解。4、研究了TBOT加入量对TiO2纳米空心微球的影响。结果表明，TBOT的加入量对空心微球球壁厚度有较大的影响。当TBOT加入量较少时，产物中不能形成完整的空心微球，且有较多的二氧化钛团聚颗粒，产物的光催化活性较低；

7、当TBOT加入量较多时，随着其加入量的增加空心微球的球壁厚度会逐渐增大，产物的光催化活性逐渐降低。在本文所用的反应体系中，当TBOT的加入量为3g时，空心微球的形貌较好，壁厚比较适中，表现出的光催化活性也最高，80min对苯的降解率达到90%。5、研究了PS模板尺寸对TiO2纳米空心微球的影响。结果表明，产物的光I万方数据催化活性随着聚苯乙烯模板尺寸的减小而升高，当聚苯乙烯模板尺寸为300nm时，产物表现出的光催化性能较好，50min时能将气相苯完全降解，催化活性约为P25的1.6倍。关键词：二氧化钛，模板法，空心微球，光催化，气相苯降解II

8、万方数据AbstractTitaniahollowsphereswithnanometersizewerepreparedbytemplatemethodemplo