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二氧化钛以其光催化活性高、稳定性好、无毒、价廉等优点而成为光催化领域的研究重点。介孔二氧化钛具有大的比表面积和有序的孔道,可以加快反应物的吸附和转移,从而提高二氧化钛光催化活性。然而其在实际应用中存在一些缺陷:一是介孔二氧化钛制备条件比较严格,并且使用的原料价格昂贵。二是热稳定性不好,在煅烧的过程中孔道的有序性下降太多。三是带隙较宽,对太阳能的利用率低。现阶段制备具有有序介孔孔道并且光催化活性高的介孔二氧化钛成为光催化领域研究的热点。
本文第二章,用简单的方法以十六烷基三甲基溴化铵为模板剂制备了孔壁具有锐钛矿纳米晶粒的二维六方介孔二氧化钛,用萃取的方法去除模板。并研究了孔壁锐钛矿转晶率对介孔二氧化钛介孔结构稳定性的影响。结果表明含有锐钛矿纳米晶粒的二氧化钛介孔壁可以稳定介孔二氧化钛的介孔结构。
本文第三章,研究了用磷酸对所制备的样品进行后处理,采用在二氧化钛周围“包裹”无定型的磷酸钛的方法,阻止高温773 K煅烧引起的二氧化钛介孔壁转晶,从而提高介孔二氧化钛的热稳定性。通过用小角XRD、广角XRD等表征,研究了磷酸后处理提高介孔二氧化钛介孔结构热稳定性的机理。
本文第四章,采用溶剂蒸发诱导自组装的方法制备了Fe3+掺杂的介孔二氧化钛。小角、广角XRD和EPR结果表明,Fe3+在煅烧过程中可以进入二氧化钛的晶格,从而抑制晶粒的增长,缓解煅烧对介孔结构的破坏,保持了介孔结构的有序性。UV—Vis吸收光谱表明Fe3+可以将二氧化钛的吸收波长延长到可见光区域。以甲基橙为模型化合物考察催化剂的光催化活性,光催化实验结果表明0.5%掺杂浓度的Fe-MTiO2在可见光下的光催化活性最高。