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光催化剂论文纳米催化剂论文 液相法制备纳米TiO2光催化剂的研究进展 　[摘要]论述不同的液相法制各纳米二氧化钛的过程，并且分析不同制备方法的优缺点、以及许多影响样品的粒径大小和分散性、结晶度和纯度等性质的因素(原料、水解方法、沉淀剂、元素掺杂、反应温度和压力、焙烧温度等)；并且论述不同的方法的操作条件和复杂程度以及工业化应用前景。 　　[关键词]纳米二氧化钛粉体　液相法　制备 　　　一、前言 　　纳米TiO2一般有三种晶体结构类型：板钛型、锐钛型和金红石型：纳米TiO2具有表面活性大，光催化、吸收性能好，分散性好，悬浮液稳定等优点，因此在环境保护、光电材料等方面具有广泛的应用前景。 　　液相法制各纳米TiO2具有其他的制备方法所不具有的优点：合成温度低、所得样品的粒径较小、连续性强、易操作和设备简单、成本低、反应时间短等；目前实验室和工业上广泛应用的液相法制备纳米TiO2粉体。纳米TiO2颗粒的粒度分布和均匀性、形貌、几何形态、分散性对于其光催化活性影响较大，分析不同的制各纳米粉体的液相法优缺点以及提出新的可能的研究领域是很有必要的。 　　二、液相法制备纳米二氧化钛 　　液相法是目前研究最广泛的制各纳米TiO2的方法：它又一般分为沉淀法、水热法、W／O微乳液法、溶胶一凝胶法等几种方法：它一般以TiCl4、Ti(SO4)2、钛的醇盐等为原料水解生成TiO2水合物，经干燥、高温焙烧后得到纳米二氧化钛粉体。同时纳米TiO2粉体在制备的过程中也存在一些缺点：反应器局部存在浓度和温度不均匀、粉体颗粒易发生团聚现象、难分离、成本高，以及某些表面湿润性、光性和反应特性较差。 　　(一)沉淀法制备纳米二氧化钛粉体 　　沉淀法是制各纳米TiO2的一种简便方法，一般以无机钛盐和有机钛盐为原料，向反应体系中加入沉淀剂(如(NH4)2CO3、NH4OH)后，于一定温度下使溶液发生水解，形成不溶性的氢氧化钛，将生成的TiO(OH)2沉淀物过滤、洗涤、干燥，然后，经高温煅烧即可得到所需要的TiO2粉体。 　　沉淀法制备纳米二氧化钛粉体的优点是工艺简单、可实现反应物在分子和原子水平上的均匀混合、易设定反应条件、可以控制所得产品的纯度和相组成、所得粉体性能稳定等等。改变纳米粉体制各过程中的某些环节对于缩短制各时间、提高样品的纯度和粒径的均匀性、实现样品颗粒的改性等方面具有重要的意义：张凌云等采用反萃沉淀法制各了纳米TiO2的前驱体：反萃沉淀法制各的纳米TiO2的最佳煅烧温度为350，此时样品已结晶完好，并且随着氨水浓度的降低，催化剂的晶粒粒径和颗粒粒度减小；同时乙醇助剂浓度越高有利于生成更小的催化剂颗粒。张美红等以尿素为均相沉淀剂和使用TIC14、SnC14作为原料，采用微波加热、均相沉淀法合成出了一系列sn掺杂纳米TiO2介孔材料：样品的颗粒为平均粒径20hm的球体：XRD分析表明反应前驱体为非晶态，400以上转变为锐钛矿结构。均匀沉淀法制各纳米TiO2的过程中沉淀剂离子是通过化学反应均匀缓慢生成的，沉淀的生成速度均匀，并且可以获得的粒度均匀、致密、性能优良的纳米粒子。沉淀法在制各粉体的实际操纵过程中也会遇到一些问题：直接沉淀法制备粉体的过程中容易引入杂质：共沉淀法控制各个工序的工艺参数的过程比较复杂；均匀沉淀法作为工业化前景最好的一种制备方法，但是必须通过液固分离才能得到沉淀物，需反复洗涤来除去杂离子，同时也存在工艺流程长、废液多、产物损失较大的现象[6]，也需要考虑怎样减少反应时间来提高效率。 　　(二)水热法制备纳米粉体 　　水热法是制备纳米材料的常用方法，是用前驱体在高温、高压环境下，采用水作反应介质，使得通常难溶的物质溶解的并且得到晶态纳米颗粒。水热法制备纳米粉体的一般过程为：首先制各钛的氢氧化物凝胶，然后将凝胶转入高压釜内，升高到适宜的温度，以形成高温、高压的环境，使难溶或不容的物质溶解并且重结晶，恒温一段时间，卸压后，经洗涤、干燥即可得到纳米级的TiO2粉体。水热法可直接得到分散且结晶良好的粉体，不需作高温灼热处理，避免了微粒硬团聚的形成；水解条件下粉体的制备有水热结晶法、水热合成法、水热分解法，近年来发展了微波水热合成法。 　　马治国等以钛酸异丙酯为原料，采用水热法制各二氧化钛纳米晶体；实验发现：在其他条件不变的情况下，晶体的生长速率与水热反应温度正相关，温度升高导致反应物的运动速度加快和碰撞机会增加，最终产物粒径变大；反应温度是在制备纳米TiO2过程中决定粉体粒度、晶型等的重要因素之一：反应时间和Ti4+浓度的增加会导致颗粒粒径的变大；然而pH值和表面活性剂十二胺的浓度对于产物粒径的影响则比较复杂，规律性不强；白波等以尿素和硫酸钛为主要原料，EDTA为控制剂，在反应体系压力大概为210～215Mpa环境下，经微波