嵌段共聚物導向下介孔TiO-,2-的合成與表征.pdf

1、氧化鈦(TiO<,2>)是一種重要的化工材料，廣泛應用于催化、光催化、顏料等領域。介孔氧化鈦具有高的比表面積和大的孔徑，能有效的進行主客體復合組裝，從而大幅提高主客體性能，可望成為新一代催化劑載體材料和綠色徹底消除環(huán)境污染的首選材料。 本論文以商品化的聚氧乙烯一聚氧丙烯三嵌段聚醚(PEO-PPO-PEO)為結構導向劑，采用濕化學法制備出具有多種形貌的介孔TiO<,2>粉體，深入研究了制備條件對介孔結構的影響，得到了最佳合成工藝，

2、探討了此類表面活性劑導向下的合成規(guī)律及形貌形成機理，并且考察了介孔TiO<,2>的的光催化、吸附和介電性能以及陽離子摻雜對性能的影響。 本論文研究了溶膠一凝膠法(Sol-gel)制各TiO<,2>過程中無機前驅體種類及濃度、表面活性劑種類及濃度、溶劑種類、抑制劑濃度及水的用量等對材料合成的影響。研究發(fā)現影響介孔材料結構的最大的因素是表面活性劑的種類和濃度，得到了以P103(EO<,17>PO<,60>EO<,17>)、P123(

3、EO<,20>PO<,70>EO<,20>)、F127(EO<,106>PO<,70>EO<,106>)為結構導向劑制備介孔TiO<,2>的最佳配比。在此基礎上，我們采用改進的溶膠一凝膠法，以P123為結構導向劑，制備了具有球形、假六方片狀、棒狀等不同形貌結構的介孔TiO<,2>粉體，通過透射電鏡研究粉體形貌和采用偏光顯微分析液晶中間相，發(fā)現粉體微觀形貌和中間相具有光學上相同的拓撲結構，并采用微相分離機制解釋了介孔形貌的形成過程。

4、 沉淀法在成本、效率和合成工藝上具有綜合優(yōu)勢，我們采用沉淀法，以P103為結構導向劑，通過微波處理制備出具有介孔結構的棒狀TiO<,2>粉體，TiO<,2>納米棒是由單顆粒定向組裝形成的，介孔源自顆粒組裝間隙和形成的類液晶結構中間相的疏無機物區(qū)。微波處理對于保持介孔結構和形成棒狀形貌起重要作用。 熱處理過程對介孔結構的形成具有重要影響，實驗采用改進的Sol-gel法，以F127為結構導向劑，采用混合Ti源，討論了不同的熱處理制

5、度對TiO<,2>粉體結構的影響，研究發(fā)現較快的升溫速度有助于得到高的比表面積材料和介孔結構的保持。 材料的微觀結構決定形成介孔結構的難易。論文對比了介孔TiO<,2>和介孔TiO<,2>的合成，通過引入占有體積分數這個概念考察了過渡金屬氧化物介孔材料合成困難的原因。研究表明容易得到玻璃態(tài)的物質是容易制備出介孔結構的，組成材料的最小基元的柔性是決定形成材料的維度，只有足夠柔性的基元才能得到多維多形態(tài)的材料。 性能是決定用

6、途的主要因素。通過對比介孔TiO<,2>和非介孔TiO<,2>的光催化性能我們得出結論，介孔TiO<,2>的光催化性能并不一定比非介孔TiO<,2>更好，只有適當細度的TiO<,2>才具有最佳光催化性能。介孔TiO<,2>相比非介孔TiO<,2>具有更大的比表面積，在N<,2>吸附過程中表現出更好的吸附性能，介孔材料的定壓吸附曲線具有和雷納德一瓊斯勢能曲線相似的形貌，可能被用于孔結構的分析。電性能研究表明介孔TiO<,2>和非介孔TiO