球形TiO2光催化劑的模板法制備研究中期報告

球形TiO2光催化劑的模板法制備研究中期報告摘要：本實驗采用模板法，在硬模板SiO2上沉積TiO2制備了球形TiO2光催化劑。通過SEM和TEM觀察，得到了球形TiO2顆粒的形貌和大小，并探究了制備過程中各參數對球形TiO2顆粒形貌的影響。利用XRD和FTIR對所制備的球形TiO2光催化劑進行了表征，證明其為六方晶系的晶體，并分析了其光催化性能。關鍵詞：球形TiO2光催化劑；模板法；表征；光催化性能。1.引言TiO2是一種非常重要的光催化劑，其在環(huán)境治理、資源利用和新能源開發(fā)等領域都有著廣泛的應用。其中，球形TiO2光催化劑具有較高的催化活性、良好的穩(wěn)定性和可控性等特點，在環(huán)境污染治理方面有著廣泛的應用前景。目前，制備球形TiO2光催化劑的方法主要有溶膠-凝膠法、水熱法、沉淀法和模板法等。其中，模板法可以制備出顆粒大小均一、形狀規(guī)則、結構穩(wěn)定的球形TiO2光催化劑。因此，本研究選用模板法制備球形TiO2光催化劑，并對其進行表征和光催化性能研究。2.實驗部分2.1實驗材料TiCl4、乙醇（C2H5OH）、正己烷（C6H14）、硬模板SiO2。2.2實驗方法2.2.1硬模板制備取一定量的SiO2顆粒，以乙醇為溶劑加入到樣品瓶中混合，使用攪拌器使其均勻混合，然后加入一定量的正己烷，在攪拌的過程中將SiO2顆粒層層包裹，使其呈球形結構。最后將樣品瓶放入真空箱中，加熱至120℃，使其完全干燥。2.2.2球形TiO2制備取硬模板SiO2球形顆粒一定量，將其浸泡入含有一定濃度的TiCl4的乙醇溶液中，在攪拌的過程中，TiCl4與SiO2顆粒發(fā)生反應，生成一層TiO2顆粒。反應時間為24h。最后將裝有TiO2顆粒的硬模板SiO2球形顆粒用純水清洗后，然后將其放入烘箱中烘干，溫度為100℃。通過這一步驟可以去除殘留的有機物和水，也有利于使顆粒更加穩(wěn)定。2.3表征方法2.3.1SEM和TEM表征使用掃描電子顯微鏡（SEM）觀察球形TiO2的形態(tài)，并用透射電子顯微鏡（TEM）確定其大小。2.3.2XRD分析采用X射線衍射法得出球形TiO2的晶體結構。2.3.3FTIR分析采用傅里葉變換紅外光譜法（FTIR）得出球形TiO2的化學結構。2.4光催化實驗通過光催化降解甲基橙試驗，探究球形TiO2光催化劑的光催化性能。將一定量的球形TiO2光催化劑加入到一定濃度的甲基橙溶液中，光照時間為2h，波長為365nm，通過測量其吸光度來評價其光催化降解效果。3.結果與討論3.1測試結果通過SEM和TEM觀察，得到了球形TiO2顆粒的形貌和大小，如圖1所示。可以看出，所制備的球形TiO2顆粒大小均一，形狀規(guī)則。通過XRD分析，可以發(fā)現所制備的球形TiO2為六方晶系的晶體，如圖2所示。通過FTIR分析，可以得到球形TiO2光催化劑的化學結構，如圖3所示。通過光催化實驗，可以評價球形TiO2光催化劑的光催化性能。通過測量甲基橙溶液吸光度的變化，可以得出球形TiO2光催化劑的光催化降解效果，如圖4所示。3.2討論通過實驗結果可以看出，采用模板法制備的球形TiO2光催化劑具有較好的形貌和結構穩(wěn)定性。在XRD和FTIR的表征中，證明球形TiO2為六方晶系的晶體結構，符合TiO2的晶體結構。在光催化實驗中，球形TiO2光催化劑表現出優(yōu)良的光催化降解效果，說明所制備的球形TiO2光催化劑具有較高的催化活性。4.結論本實驗采用模板法制備了球形TiO2光催化劑，并對其進行表征和光催化性能研究。通過SEM和TEM觀察，得到了球形TiO2顆粒的形貌和大小，通過XRD和FTIR分析，