1、编号：079060141046本 科 毕 业 论 文题 目： 双介孔二氧化钛的合成与应用 学 院： 化学化工学院 专 业： 化学师范 年 级： 2007 级 姓 名： 李元丽 指导教师： 刘景林 完成日期： 2011-6-7 内蒙古民族大学本科生毕业论文I目 录摘要IIAbstract III引言11.合成方法11.1 沉淀法21.2 溶胶-凝胶法 21.3 模板法21.4 水热合成法32.双介孔二氧化钛的应用 42.1 在污染物净化中的应用 42.3 双介孔二氧化钛在光催化领域中的应用 63.影响双介孔二氧化钛光催化活性的因素 104.结语 11参考文献 13致谢 17内蒙古民族大学本科生毕
2、业论文II摘 要双介孔二氧化钛是一种同时具有小介孔和大介孔的新型多级孔材料，在吸附和催化方面具有广阔的应用前景，也因此引起许多研究者的关注。本文较全面的介绍了双介孔二氧化钛的合成方法，探讨了双介孔二氧化钛作为吸附剂和光催化剂的应用状况，并研究了两种介孔的孔结构和孔的空间分布对二氧化钛的形态、微孔结构和光催化活性的影响。最后详细论述了光催化剂的改性，探讨了双介孔二氧化钛目前尚存在的问题以及展望双介孔二氧化钛作为光催化剂的应用发展。关键词：双介孔二氧化钛；合成；光催化；水热法；模板内蒙古民族大学本科生毕业论文IIIAbstactBimodal mesoporous TiO2 is new hier
3、archical material with small mesopore and large mesopore simultaneously, this material has great potential applications in adsorption and catalytic fields, and has aroused much attention. This paper summarizes the synthesis approaches of bimodal mesoporous TiO2 and its application in adsorption and
4、catalysis. In addition, the effects of bimodal mesoporous structure and pore spatial distribution to the morphology, microstructure and photocatalytic activity of TiO2 are researched. Finally, this review elaborates the modification of photocatalysts, we put forward some problems which need to be so
5、lved in the current research field of photocatalysis, and the prospects for making further expansion of the actual application of photocatalysts matter with TiO2 .Key words: bimodal mesoporous titania; synthesis; photocatalysis; hydrothermal; template内蒙古民族大学本科生毕业论文1引 言双介孔 TiO2 是在双介孔分子筛的基础上发展起来的一种新型多
6、孔材料，双介孔 TiO2 存在两种不同孔径的孔结构。大的介孔可以允许较大直径的分子进入，并同时作为物质传输的通道，具有很小的扩散阻力；小的介孔作为物质的吸附点和反应的场所，具有很好的择形催化能力。双介孔 TiO2 的这一特点使它在有大分子参加的多相催化和吸附分离领域具有较好的应用前景 1-3。双介孔 TiO2因为独特的物理化学性质以及在太阳能转换、环境净化、污水治理等领域的广泛应用 4-7而成为一种多功能的环保和节能的材料。从应用的角度看，双介孔TiO2 具有良好的晶化、相对较小的晶粒尺寸及较大的比表面积和高孔容积等特点。使其具有普通颗粒 TiO2 无法比拟的优势，对双介孔 TiO2 的光催化
7、性质研究表明：双介孔结构可以明显提高 TiO2 的光催化性能，对有害气体和液体等的光催化降解效率明显高于纳米颗粒 TiO2，并且已经超过高效率光催化剂 P-25。双介孔 TiO2 的合成方法有很多，本文主要对它的合成方法以及应用进行综述。1.合成方法双介孔 TiO2 的合成过程是这样的，首先将表面活性剂、无机前驱体以及溶剂按一定的比例配成混合溶液，在一定的温度、湿度和压力条件下，溶液中的表面活性剂和无机前驱体之间依靠静电力、氢键等经典的相互作用进行自组装，形成有机- 无机混合的双介孔结构，然后再通过焙烧、微波辐射、萃取等方法把有机物除去，便得到无机双介孔结构。在合成过程中，使用不同的表面活性剂
8、、或者改变表面活性剂和无机前驱体之间物质的量之比都可以形成不同对称群的有序双介孔孔道结构。合成双介孔 TiO2 有很多种方法，不同的方法在表面活性剂、钛源、合成路线以及除掉表面活性剂的方法上都有很大的区别。在双介孔 TiO2 的合成中较常用的表面活性剂有十六烷基三甲基溴化铵(CTAB) 和嵌段式共聚物 P123 。钛源主要有 TiCl4 、Ti(SO 4)2 和钛的醇盐。它的合成方法主要有沉淀法、溶胶- 凝胶法、模板法、水热法等。在不同的合成过程中除掉表面活性剂的方法也有所不同，最常用的方法为焙烧法，此外还有溶剂萃取法和微波内蒙古民族大学本科生毕业论文2法。下面对目前双介孔 TiO2 的主要合
9、成方法分别进行介绍。1.1沉淀法沉淀法有着很广泛的应用，采用传统的沉淀法已合成 TiO2 双介孔结构，并且合成出的双介孔 TiO2 具有高的比表面积、孔道结构、小晶粒尺寸和高结晶度等优异的结构特性。把 CTAB 溶解在去离子水中，先后加入浓硫酸、环己胺、Ti(SO4)2 ，将得到的混合液在 100 下回流 1 h 后得到白色沉淀，焙烧后得到的是锐钛矿型的双介孔 TiO2。同时有文献报道能够合成出金红石型的双介孔TiO28。将 TiCl4 滴加到冰水中形成 TiOCl2，再和硬脂酸混合， 100 水浴搅拌 30 min，得到白色沉淀物，将白色沉淀物在 400 焙烧 2 h 后即得到金红石相的双介
10、孔 TiO2，文献 9也报道了金红石相双介孔 TiO2 合成方法。此外，除了可以得到粉末双介孔 TiO2 以外，还可以获得其它形貌的双介孔 TiO2，如薄膜双介孔 TiO2。将含有表面活性剂和无机前驱体的溶胶通过提拉、旋涂等方法涂敷到基片上，然后在一定的温度湿度条件下干燥，通过焙烧便可得到无机双介孔薄膜 TiO2。在目前双介孔 TiO2 的合成方法中，人们较多的采用此方法，采用这种方法更容易合成出具有规则孔道的 TiO2 双介孔材料，此外该方法还便于制备双介孔 TiO2 薄膜。1.2溶胶-凝胶法溶胶凝胶法是溶液溶胶凝胶法的简称。它的主要反应步骤是使金属醇盐溶于溶剂( 水或有机溶剂) 中形成均匀
11、的溶液，然后金属醇盐与溶剂产生水解或醇解反应，生成氧化物或金属氢氧化物的均匀溶胶，溶胶经蒸发干燥即转变成凝胶。溶胶是固体颗粒分散在液相中形成的胶体，当除去悬浮液时，溶胶中的粒子形成三维网络状的结构。湿凝胶是由固体骨架和连续液相组成的，移去液相后，凝胶收缩成为干凝胶状，凝胶经热处理后即可得到二氧化钛的超微粉，此方法的最大优点是可以在反应的初期控制材料的表面和界面的状态。通过调节工艺条件，便可以制备出粒径很小、粒径分布很窄的双介孔二氧化钛，并且可以制备传统方法不能或难以制得的产物，因此得到了广泛的应用。但是该法的原料成本高，干燥、煅烧使凝胶体积的收缩大，溶胶颗粒间的烧结性差，容易造成双介孔 TiO
12、2 颗粒间的团聚。1.3模板法内蒙古民族大学本科生毕业论文3用模板法制备双介孔 TiO2，可以通过两种途径来实现，一是先合成具有小介孔的材料，再对其进行后处理引导大介孔的生成；另一种是先合成具有大介孔的材料，再在其表面和孔内壁上原位引导小介孔的生成。两步合成法的优点在于可以更有效地实现对两种孔道的独立控制。Lee 等利用两步法成功制备了双介孔 TiO2.他们先采用柠檬酸为模板剂，TEOS 为硅源制备了双介孔 TiO2，然后将 TiO2 作为模板剂，利用浸渍的方将异丙醇钛负载到 SiO2 上，通过一定时间的干燥和煅烧，形成锐钛矿型 SiO2 的纳米颗粒，然后用 NaOH 溶液除去SiO2，即可形
13、成双介孔的二氧化钛，孔径分别为 45 nm 和 50 nm。将该 TiO2 负载 Pt 后用于水汽转化反应，发现其催化效果明显好于 Pt/DegussaP25.1.4水热合成法水热合成法制备双介孔二氧化钛是在特制的密闭反应容器(高压反应釜) 里，采用水溶液或其他液体作为反应介质，通过对反应容器加热，创造一个高温、高压反应环境，使难溶或不溶的物质溶解，进而成核、生长、最终形成具有一定粒度和结晶形态的晶粒。水热法制备双介孔二氧化钛常采用固体粉末或新配制的凝胶作为前驱体。水热法制备双介孔二氧化钛的技术始于 1982 年，其基本操作是:在内衬有耐腐蚀材料的密闭高压釜中加入纳米 TiO2 的前驱体(填充
14、度为 60 %80 %)，按一定的升温速度加热，待高压釜达到所需温度时，恒温一段时间. 卸压后经洗涤、干燥即可得到纳米级的 TiO2。在水热反应中，二氧化钛粉体经历一个溶解结晶的过程，制备的双介孔 TiO2 粉体具有晶粒发育完整、原始粒径小、分布均匀、颗粒团聚少等特点。特别是用水热法制备双介孔 TiO2有可能避免为了得到金红石型 TiO2 而要经历的高温煅烧过程，从而有效地控制了双介孔 TiO2 微粒间团聚和晶粒长大，并可通过改变工艺条件，实现对粉体粒径、晶型的控制。文献 10中介绍了水热法制备双介孔 TiO2 的合成路线。十二烷胺和钛酸四丁脂首先混合，搅拌，先后加入乙醇、水继续搅拌。2 h
15、后将混合液放到高压釜中，室温陈化 48 h ，100 陈化 48 h。将混合液过滤、洗涤、干燥，300 焙烧得到双介孔 TiO2。样品的比表面积为 246 m2/g。文献 8通过对H2TiO(C2O4)2 水溶液进行水热处理，在合成出的样品中可以观察到不相交的双介孔孔道。通过水热法合成的双介孔 TiO2 往往很难具有规则的孔道结构，这是因为钛源前驱体在水溶液中的水解和聚合较难控制，较快的水解和聚合导致内蒙古民族大学本科生毕业论文4大块纳米颗粒的形成，不利于溶液中有机物和无机物进行自组装，所以孔道结构较无序。随着精细化工反应中大分子及液相反应的增多，沸石催化材料由于其孔道狭窄，存在较大扩散阻力，
16、越来越不能满足反应得需要。而多级孔道体系材料由于能同时提供不同大小的孔道，对解决传质问题将会有很大的帮助。Zhou11 等以硫酸钛为钛源，尿素为模板剂，通过水热合成法制备出了双介孔 TiO2，其孔径分别为 2 nm 和 12.5 nm。作者还考察了硫酸钛与尿素的摩尔配比对 TiO2 结构及 TiO2 光催化性能的影响，结果表明: 当硫酸钛与尿素的摩尔比增大时，比表面积、空隙度增大。而晶粒尺寸和锐钛矿结晶度减小；用于丙酮的氧化时，表现出优异的光催化性能，当硫酸钛与尿素的摩尔配比为 2 时，其光催化性能是 DegussaP25 的 2 倍，Yu 12等以钛酸四丁酯为钛源，利用水热合成法制备了双介孔
17、的 TiO2，其孔径分别为 4-8 nm 和 45-50 nm，作者还考察了水热合成温度和时间对 TiO2 结构和光催化性能的影响，结构表明：当水热合成温度和时间增加时，晶粒尺寸和孔尺寸增大，而比表面积和孔隙度减小；在最佳水热合成条件下制备的双介孔的 TiO2 具有较好的光催化性能。2.双介孔二氧化钛的应用孔径大小及分布是双介孔二氧化钛作为吸附剂、催化剂等的基础，它们不仅影响双介孔二氧化钛对反应物或吸附剂分子选择入孔的范围，而且影响物质在孔道内的扩散和吸附，进而影响双介孔二氧化钛作为催化剂和吸附剂的性能，如吸附能力、吸附选择性、催化活性、选择性等。双介孔二氧化钛具有不同等级且独立孔径分布的特殊
18、孔结构，较大的孔有利于引导吸附质或反应物更容易地进入小孔进行吸附或反应，较小的孔则提供了较大的比表面积。这种结构有利于提高扩散速率和载体金属的分散度，使其在石油化工、精细化工、制药工业和特种聚合材料的生产方面有巨大的发展潜力。2.1 在 污 染 物 净化中 的 应 用随着经济的飞速发展，印染、制革、医药、电影、电镀等企业的生产规模的迅速扩大，以及废水排放量的增加，给人类的生存环境造成了严重的污染，对人类的健康构成了严重的威胁，废水处理已成为企业面临的一个重大问题，清除污染物已成为环保领域中的一项重要的工作。内蒙古民族大学本科生毕业论文5目前，对污染物的净化方法主要有光催化降解法 13、吸附法
19、14、离子交换法 15、电解法 16和化学沉淀法 17等。光催化处理法是一种处理污染物的有效方法，具有潜在的工业化应用价值。光催化降解的方法简单、费用低，它直接利用太阳光和能够产生紫外光的荧光灯作为激发光源，清洁环保，能够将大部分无机（如氰化物、重金属离子、NO、NO 2、H 2S 等）及有机污染物（如染料、表面活性剂、有机卤化物、油类、农药等） 18-20进行有效的光催化反应，脱色、去毒、矿化降解为 CO2、H 2O、PO 43-、SO 42-等无机小分子物质，达到完全的无机化，而且可使重金属离子还原沉积，达到变废为宝的目的。有些光催化剂在激发条件下，反应前后光能转化的性质没有变化，可以循环
20、使用。双介孔二氧化钛是将光催化剂二氧化钛与双介孔材料的优点相结合，从而使污染物的降解速率加快，光催化效率提高。2.1.1 对有机污染物的净化利用双介孔二氧化钛降解有机污染物被认为是最有效的处理方法之一。在常温常压下，能够将许多用其他方法难以降解的有机污染物（染料、卤代物、酚类、表面活性剂、含氮有机物、烃类、羧酸、有机磷杀虫剂等）快速氧化为CO2 和 H2O 等无害的物质 21，此方法处理有机污染物是近年来国内外研究的热点之一。2.1.2 染料印染废水的排放量大、成分复杂 22，主要是以杂环和芳烃为母体的化合物。染料行业废水的治理率仅为 22.5，合格率约为 40，处理的方法主要以生化法和物理法
21、为主，脱色的效果较差 23。双介孔二氧化钛对染料净化有较好的效果， 王振兴等 24合成的纳米 TiO2-ZnO 复合双介孔材料，当 Zn 质量分数为 50%时，光催化的效果最好，在日光照射 90 min 后，对藏蓝染料溶液的降解率可达到100%，并且光催化反应符合一级反应的动力学方程。包南等 25利用较高热稳定性及抗晶型转变的双介孔 TiO2 纤维降解活性艳红 X-3B， 反应时间 75 min，X-3B 的降解率为 99.3%。 K. de Witte 等 26实验表明 TiO2-SBA- 15 对罗丹明-6G具有很高的光催化活性。TiO 2/MCM-41 比单纯的纳米 TiO2 有更高的光
22、催化活性27，相同条件下，其对 16 mg/L 的甲基橙（MO ）溶液的降解率可达到90%，且其降解所需要的时间比单纯的纳米 TiO2 要少用 23 min。内蒙古民族大学本科生毕业论文62.1.3 卤代物及酚类卤代物是具有严重的三致效应（致癌、致畸形、致突变）的具毒有机物。此类有机物的污染物很难被微生物降解，利用光催化剂可以对其进行有效的降解。郑珊等 28通过光沉积法由 PdCl42-和 Ti 修饰 MCM-41 合成了纳米钯团簇Pd/MCM-TiO2，MCM-41 金属 Pd 的负载质量分数为 1%， 该材料对苯酚有很高的光催化活性，可以实现苯酚的完全降解。实验证明双介孔二氧化钛对造纸废水
23、中的有机污染物 2，4，6-三氯酚也能进行有效的光催化降解29。2.1.4 对无机物的净化工业废水中的无机污染物主要包括重金属离子和部分阴离子，研究发现，双介孔二氧化钛对此类污染物也有很好的光催化降解的效果。2.1.5 重金属离子重金属离子是不能进行自行分解的有毒物质，一旦进入生物体内，将与生物体内生理高分子物质进行强烈的作用，在体内积累而造成慢性中毒，并发生病变。双介孔二氧化钛能够使重金属离子还原。Pd/MCMTiO 2 和 MCM-41-TiO2均可将重金属离子还原 27，可以将诱发人类基因突变的致癌物 Cr(）还原为Cr（），在紫外光下反应 4 h，MCM-41-TiO 2 对 Cr()
24、的降解率为 40.9%；而Pd/MCM-TiO2 的光催化活性明显高于 MCM-41-TiO2，Pd/MCM-TiO 2 仅反应 3 h，对 Cr()的降解率可达到 100%。2.1.6 氰化物氰化物是合成橡胶、纤维和染料等物质的原料，含氰废水对人类的健康和牲畜、鱼类的生命都是一种严重的威胁。目前处理含氰废水的方法（如臭氧法、微生物法、活性炭吸附法等）容易造成二次污染，费用高而且处理的不够彻底。而廉价、制备方法简单的双介孔二氧化钛在除氰方面则具有潜在的实用价值。研究表明 30，对三聚氯氰工业含氰废水使用纳米 TiO2-SnO2 复合双介孔材料， 经日光照射降解后，出水可完全达到一级排放标准（总
25、氰化物质量浓度 0.5 mg/L）。2.2.双介孔TiO 2在光催化领域中的应用TiO2 是一种高效的光催化材料，目前许多实验都证明TiO 2 双介孔化后在内蒙古民族大学本科生毕业论文7一定条件下光催化性能可明显提高。双介孔TiO 2 光催化性能的提高主要是由于双介孔材料的结构特点决定的，双介孔材料的大比表面积使催化反应的反应位点增多，同时孔道结构更加有利于反应物在光催化材料表面吸附，此外双介孔孔道结构可以使光激发产生的电子和空穴更容易到达光催化材料表面参加表面化学反应，从而提高量子转换效率。文献 31中用具有蠕虫状双介孔孔道结构的TiO 2降解水溶液中的甲基橙染料，其降解甲基橙的效率高于商用
26、锐钛矿型TiO 2 (比表面积为80m 2/g) 。表1 为双介孔TiO 2 降解甲基橙过程中，不同降解时间甲基橙溶液的紫外-可见吸收光谱图。0 min 5 min 10 min 20 min 30 min 45 min350nm 0.12 0.12 0.12 0.10 0.08 0.06450nm 0.60 0.54 0.45 0.24 0.12 0.01500nm 0.18 0.15 0.14 0.08 0.04 0.00从表1 中可以看出随着降解时间的增加，溶液中的甲基橙浓度在逐渐的减少，45 min 后甲基橙的浓度接近于零，说明甲基橙已经被完全降解，从而证明了双介孔TiO 2降解甲基橙
27、的光催化活性。此外，在该文献中还讨论了双介孔TiO 2 的孔道结构对双介孔材料光催化降解甲基橙的影响。从表2 中可以看出，未焙烧的样品的光催化活性最高，随着焙烧温度的升高，样品的光催化活性降低。其中表2(a)为焙烧之前样品；表2 (b)为200 /2h 焙烧后样品；表2(c) 为4400 /2h 焙烧后样品；表2(d) 为商业TiO 2 (锐钛矿平均粒径30 nm ，BET 比表面积80m 2/g) 32 。该文献认为双介孔结构的有序性对光催化效率有很大的影响，焙烧温度提高以后，样品的有序性降低，光催化效率也会降低。但是即使是这样，有孔道结构的TiO 2 的光催化活性比普通颗粒状TiO 2 的
28、光催化活性还是要高。时间吸光度波长内蒙古民族大学本科生毕业论文8表2 不同样品降解甲基橙过程中，溶液中甲基橙浓度随时间的变化a b c d0 min 30 30 30 3020 min 22 24 24.5 2740 min 2.5 7 14 1960 min 2.5 5 11 14810 min 0 2.4 8 13Yu33 用具有高度有序立方相孔道结构的TiO 2双介孔薄膜降解空气中的丙酮气体。实验中双介孔TiO 2薄膜表现出较高的光催化活性，表 4 是不同焙烧温度下双介孔TiO 2薄膜的光催化活性数据及其与无孔道结构的 TiO2薄膜的光催化活性的比较。其中MT300代表300 焙烧的样品
29、，其余以此类推。从表4 中的数据可以看出样品MT500 的光催化活性是最较高的，这主要是因为500 焙烧后薄膜样品比其它样品具有很好的结晶性、较大比表面积和较宽的带隙。此外通过和非双介孔TiO 2 薄膜比较，发现双介孔 TiO2的光催化性能明显高于非双介孔TiO 2薄膜的光催化性能。光电子数样品质量（mg）降解率（%）速度常数k(min-1)（molg -1h-1）(molm-2h-1)MT300 13.2 1.6 2.6x10-4 4.0x10-4 3.8x10-4MT400 12.5 9.9 16.4x10-4 2.6x10-3 2.3x10-3MT500 12.2 11.6 19.4x1
30、0-4 3.1x10-3 2.7x10-3序号浓度mg/LL时 间内蒙古民族大学本科生毕业论文9MT600 11.8 7.9 10.8x10-4 1.8x10-3 1.5x10-3TiO2-500 8.8 4.8 7.6x10-4 1.9x10-3 1.2x10-3Saadoun34 报道他们合成的双介孔TiO 2 粉末在降解甲醛气体时的效率要明显地高于P225 。表3 是文献中不同条件下合成的两种双介孔TiO 2 降解甲醛气体的反应速率图。表3 (d) 为空白试验(同样实验条件下，没有TiO 2 )。a b c d0 0 0 0 04 1.7 2.0 1.8 0.88 2.8 4.4 2.9
31、 1.412 3.7 6.8 4 1.616 4.2 9.4 4.8 1.820 6.2 13 6.0 2.2该工作对不同条件下合成的两个样品分别进行了光催化表征，并且与P-25 的光催化活性进行了对比，从表3中可以看出，实验中密闭容器中的CO 2 的含量随着反应时间的增加而增加，当有光催化材料存在的时，CO 2 浓度的增加明显高于甲醛的自降解率，从而证明了样品具有光催化活性。其中样品编号为b的光催化效率较高，且明显高于P-25；样品编号为c的光催化效果与P-25 相当，文献中认为这是由于合成过程中有残余的碳沉积在样品上导致样品TiO 2光催化活性不是很高。此外，文献 35中利用合成的双介孔T
32、iO 2 作为光催化剂降解三氯苯酚，实验证明双介孔TiO 2比纳米颗粒TiO 2 (P-25) 具有更高的光催化性能。3. 影响双介孔二氧化钛光催化活性的因素同一种类光催化剂，选用不同种类的双介孔材料作为载体，光催化活性的差别很大。相同条件下，将 TiO2 分别负载到双介孔材料 MSU-1 和 SBA-15 上催化剂浓度时间 h内蒙古民族大学本科生毕业论文10面，制备的 TiO2/SBA-15 光催化活性会明显高于 TiO2/MSU-136。以同一种类双介孔材料作为载体，负载相同的活性组分二氧化钛，如果被降解的物质结构相差较大，降解率也会有差别。紫外灯照射 4 h，pH 为 9.5，Co-Ti
33、O 2-SiO2 对龙胆紫（GV）、甲基紫（MV）、亚甲基紫（MB）、藏红染料（ ST）的光催化降解率分别为 61%、60%、37%、34% 37。3.1 pHpH 是影响光催化活性的重要因素之一，溶液的 pH 对双介孔二氧化钛的表面酸碱平衡和电荷平衡有显著的影响，进而影响它的吸附平衡，影响光催化活性。TiO 2 和双介孔 Co-TiO2-SiO2 的等电点约为 pH6.4，pH6.4 时，其表面带负电荷，有利于吸附阳离子；pH6.4 时，表面不带电。 pH 为 3.511 时， GV 在水溶液中为稳定的阳离子染料，而在碱性条件下，双介孔二氧化钛的表面带负电， 所以 pH 为8.59.5，能够
34、将 GV 吸附在双介孔二氧化钛的表面，实验证明，在此条件下，它对阳离子染料 GV 有较好的光催化降解率 38。3.2 光催化剂的用量双介孔二氧化钛的用量与光催化活性有直接的联系。光催化活性与用量的关系一般为：随着用量的增加，光催化活性先增大后减少，并且有最佳值 39。用量很少时，紫外光的吸收率较低，有效光子不能完全转化为化学能，产生的HO较少；若适量则能产生较多的电子-空穴对，使反应速率加快；若用量过多，HO产生速度过快会发生自身的复合反应，氧化能力降低，同时过量还会造成光散射，影响透光率，从而影响催化效果 40。3.3 表面性质负载光催化剂 TiO2 的双介孔材料是一种比较理想的载体， 在双
35、介孔 TiO2的制备过程中，由于模板剂及合成方法的不同，制备的孔径尺寸及结构也均不相同，使得载体表面的性质也不相同，光催化活性也有差别。王峰等 41采用模板剂导向自组装的方法，以三乙醇胺为模板剂，分别采用萃取法和煅烧脱除模板制备出蚯蚓状孔道结构的双介孔二氧化钛；萃取法制得的双介孔二氧化钛保留了较好的蚯蚓状特殊孔道结构和高比表面积，具有很好的光催化活性， 使TiO2 的光吸收性能向可见光区域大为拓展；而煅烧法脱除模板制备的双介孔二内蒙古民族大学本科生毕业论文11氧化钛孔道结构被破坏，比表面积大大下降，比萃取法制备的双介孔二氧化钛的光催化效果差。此外，合成过程中的配比及温度等因素对双介孔二氧化钛的
36、光催化活性也有较大的影响。羟基缩合法将 TiO2 修饰于 SBA-15 孔道表面，它的光催化活性受制备时温度影响较大：温度太高，溶液中的 TiO2将分散、沉淀、聚集成锐钛型二氧化钛，使制备的光催化剂降解罗丹明-6G 的活性很低；而温度适中时，双介孔二氧化钛的光催化活性则很好 42。张美红等 43采用均相沉淀法合成出一系列的对紫外-可见光均敏感的 Sn 掺杂的双介孔 TiO2，通过其光吸收及光催化实验发现，n（Sn ）n（ Ti）=19 时其光吸收性能及光催化性能最好，在太阳光照射 70 min 后，藏蓝染料的降解率可达到 100%，且符合一级反应的动力学方程。4. 结语目前人们已成功探索出了不
37、同的方法用来合成不同晶型、不同孔径、不同孔道结构( 有序或无序) 、热稳定性好的双介孔 TiO2 。从文献报道来看，双介孔TiO2 能够实现小介孔和大介孔的合理搭配，将产生有益的协同效应，在大分子的吸附和催化方面具有广阔的应用前景。并且双介孔 TiO2 的光催化性能普遍优于传统颗粒 TiO2。但是，TiO 2 的双介孔结构对其光催化性能的影响还缺乏系统性的研究。例如，双介孔 TiO2 的晶型、结晶度、孔径大小、形状及孔壁的厚度如何影响其光催化效率，以及如何从理论上预测双介孔 TiO2 的光催化效率等，都是实现双介孔 TiO2 在光催化上广泛应用需要解决的重要问题，此外不同孔道结构的双介孔 Ti
38、O2 薄膜电极对染料敏化太阳能电池效率影响也是人们所关注的问题。双介孔 TiO2 作为一种重要的功能性材料在环境净化、太阳能利用、生物活性材料、化学传感器等方面发挥着十分重要的作用，具有很广阔的应用前景。双介孔二氧化钛是环境友好的无机材料，它还具有无毒、操作简便、低能耗、能够循环使用，不会产生二次污染等优点。特别是对一些难降解的有机污染物的去除效果明显优于其它的方法，光催化降解后的产物为对环境无污染的小分子无机物或者是可以回收利用的重金属。双介孔 TiO2 本身具有较好的物理化学性能和结构特点，具备载体、催化剂、吸附剂等多重作用，并且可以对负载的光催化剂进行修饰。然而双介孔二氧化钛光催化剂的技
39、术主要停留在实内蒙古民族大学本科生毕业论文12验室研究阶段，距大规模的工业化生产还存在着一定的差距。对于双介孔材料负载二氧化钛光催化剂的技术存在的问题还需进一步的研究，我们可以预见，随着对双介材料负载二氧化钛光催化剂技术研究的不断完善，各种限制的因素将被人们逐步解决，并且该技术将应用于生产生活中，用以改善人类的生存环境。内蒙古民族大学本科生毕业论文13参 考 文 献1Zhang Y,Masahiko k,Noritatsu T. Preparation of alumina-silicabimofal pore catalysts for Fischer-Tropsch synthesisJ.
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