碳掺杂二氧化钛微球的设计与合成.doc

碳掺杂二氧化钛微球的设计与合成

2.38万字 39页 原创作品，已通过查重系统


摘要 中空二氧化钛因结合了中空材料与二氧化钛的优点，使其在光电仪器、气体传感以及光催化等领域得到了更广泛的应用。到现在为止，制备中空二氧化钛微球的最常用方法是模板法，即通过利用各种可牺牲或可除去的模板来实现中空二氧化钛结构的方法。然而，由于钛前驱体的高度反应性，模板法到目前为止只能在非水溶剂中进行，因此，要控制其在模板表面进行简单的，均匀的自组装将极其因难。
本研究课题的目的正在于此，即研究与发展出一种制备高度有序的中空二氧化钛微球的方法，深入研究和探讨中空二氧化钛微球的光催化性能。具体来说，本研究分两部分，第一部分是通过无皂乳液聚合的方法制备出单分散性的阳离子聚苯乙烯微球，再以阳离子聚苯乙烯为模板，并分散在无水乙醇溶液中，再将已用适量乙醇混合好的钛酸四丁酯(TBT)缓慢滴加到反应体系，在室温下，利用阳离子模板的静电吸引作用，加快TBT 在模板表面的沉降速度在反应足够时间后，通过控制反应体系温度（4℃以下）和水的量（约反应体系总质量的1%～4%），以精确调控TBT的水解缩合和自组装速度，以获得高度有序的阳离聚苯乙烯/二氧化钛前驱体，最后通过高温煅烧以除去阳离子模板，制备出高度有序的中空二氧化钛材料。第二部分，是在制备出阳离子聚苯乙烯模板的基础上，我们探索了一种简便，符合成本效益的方法来制作原位掺杂的TiO2空心球。碳掺杂TiO2空心球在可见光下光催化照射下降解亚甲基蓝所合成的中空二氧化钛比商业P25 TiO2光催化剂具有更优异的光催化活性，这一发现显著的扩大其潜在的许多实际应用。

关键词：中空结构；二氧化钛；模板法；碳掺杂空心TiO2 光催化；可见光光催化活性