本文選題：TiO_2 + 溶劑熱法　； 參考：《濟南大學》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的生長機理及形貌影響因素,并對所合成的樣品進行了光催化降解甲基橙性能測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。通過選用不同的醇為溶劑,探究了不同的醇為反應介質時對(001)面暴露的TiO_2納米片形貌及其性能的影響。結果表明,在甲醇溶劑條件下得到的樣品為無規(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。通過時間依賴實驗對楊桃狀TiO_2的生長過程進行了探究,結果表明楊桃狀TiO_2的形貌演變過程為成核、生長、溶解再結晶和進一步生長;并探究了氫氟酸的量與反應溫度對楊桃狀TiO_2形貌的影響,結果表明,在其他實驗條件不變的條件下,氫氟酸的刻蝕作用是楊桃狀TiO_2合成的關鍵,氫氟酸的濃度較高時,對楊桃狀TiO_2的刻蝕程度越大,氫氟酸濃度低,對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;反應溫度對楊桃狀TiO_2的形成也十分重要,當溫度低于160 oC時,得到的楊桃狀TiO_2發(fā)育不完全,當溫度高于160 oC時,會有一些團聚的顆粒形成。不同反應溫度下所得TiO_2的光催化性能測試表明在160 oC反應溫度條件下所得到的樣品光催化性能最好。3.通過前驅體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,通過溶劑熱法合成了HTiOF3前驅體,并對前驅體的反應時間、反應溫度、溶劑的量進行探究以調控合成六棱柱組裝的前驅體。然后將HTiOF3前驅體分別在不同溫度下煅燒,并對煅燒后的樣品形貌及物相演變進行了探究:在物相方面,當煅燒溫度為200 oC時,樣品仍然保持了前驅體的物相成分,當煅燒溫度從200 oC增加到300 oC時,前驅體的物相由HTiOF3轉化為TiO_2,當煅燒溫度增加至870 oC時,仍然保持銳鈦礦相TiO_2,當煅燒溫度為900 oC時,出現(xiàn)了金紅石相TiO_2,由此可見,由前驅體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,當煅燒溫度為200 oC時,樣品保留了前驅體HTiOF3六棱柱的形貌,當煅燒溫度升高為550 oC時,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,形成多孔的結構,當煅燒溫度至870oC時,多孔的六棱柱形貌被完全破壞,一些無定形的納米顆粒形成。最后,對不同煅燒溫度下所得樣品進行了光催化性能測試,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 .
【學位授予單位】：濟南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：O643.36;O644.1

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本文編號：2118019