半導(dǎo)體光催化基礎(chǔ)第四章-納米二氧化鈦(編輯修改稿)
2024-11-15 12:48 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 4個(gè)分居晶角）。 銳鈦礦的帶隙為 ，而金紅石為 . TiO2中被電子完全填充能帶的最高能級(jí)（價(jià)帶頂 E+）由 O2p軌道組成，而未填滿的導(dǎo)帶則由 Ti3d、 Ti4s、 Ti4p軌道組成，其中 Ti3d軌道對(duì)應(yīng)導(dǎo)帶的最低能級(jí)（即導(dǎo)帶底 E）。 TiO2的表面缺陷和表面性質(zhì) ? 一般來說，大多數(shù)氧化物半導(dǎo)體在一定溫度和氣氛中焙燒后，都會(huì)發(fā)生氧溢出現(xiàn)象而產(chǎn)生氧缺位，二氧化鈦也不例外。 TiO2（ 110） 面的缺陷位 三種不同的氧缺位(Oxygen Vacancy)：晶格氧缺位，單橋氧缺位及雙橋氧缺位。 (110)面 的結(jié)構(gòu)在熱力學(xué)上是最為穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。 由于 TiO2晶體要保持電中性，氧缺位就成為電子的束縛中心，即F中心，或稱給電子中心， F中心附近的 Ti4+則變成 Ti3+。 TiO2表面的羥基化 (a)無羥基表面 (b)水的物理吸附 (c)水離解為 OH O2吸附， H2O吸附及其相關(guān)的氧還產(chǎn)物，對(duì)污染物的氧化降解速率起著關(guān)鍵性的作用，并密切支配著反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)過程。 研究方法和手段： IR, TPD,XPS, TGDTA, LEIS 納米 TiO2的制備方法 ? 納米材料的制備方法，大體可劃分為兩大類，即物理方法和化學(xué)方法 。 ? 物理方法：自上而下 ? 化學(xué)方法：自下而上 納米 TiO2的制備方法 ? 納米 TiO2的制備方法，主要有氣相反應(yīng)法和液相合成法。 ? 氣相反應(yīng)法是指在氣相中通過化學(xué)反應(yīng)先形成基本粒子 — 原子、分子，經(jīng)過成核，再生長(zhǎng)形成納米粒子 ，如化學(xué)燃燒法、等離子體法等 。 ? 液相法主要有水解法、沉淀法、溶膠 凝膠(Solgel)法。 一般是以含鈦的醇鹽（如 Ti(OBu)4）或其他無機(jī)鹽（如 TiOSO4）為前驅(qū)體，通過水解反應(yīng)制成溶膠（偏鈦酸），然后凝膠化，干燥后即得納米 TiO2粉體 . 制備方法 優(yōu)點(diǎn) 不足 溶膠 凝膠法 （ solgel） 粒徑小，分布窄，晶型為銳鈦礦型，純度高，熱穩(wěn)定性好 前驅(qū)體為鈦醇鹽，成本高 水熱合成法 晶粒完整，粒徑小，分布均勻，原料要求不高，成本相對(duì)較低 反應(yīng)條件為高溫、高壓，材質(zhì)要求高 化學(xué)氣相沉積法（ CVD） 粒徑小，分散性好，分布窄，化學(xué)活性高，可連續(xù)生產(chǎn) 技術(shù)和材質(zhì)要求高，工藝復(fù)雜，投資大 微乳液法 可有效控制 TiO2納米粉末的尺寸 易團(tuán)聚 粉體納米 TiO2的制備 納米 TiO2的氣相制備方法 ? 氣相法的主要優(yōu)點(diǎn)是：純度高，分散性好，粒度分布窄，后處理簡(jiǎn)單。其缺點(diǎn)是氣相反應(yīng)需要將物料氣化，能耗較高，對(duì)反應(yīng)器的形式、材質(zhì)及進(jìn)出料方式均有很高的要求，技術(shù)難度較大。 ? Degussa P25 TiO2的制備 ： 在高于 1200℃ 的高溫火焰中，在 H O2參與下將 TiCl4水解而制得，所得產(chǎn)品再用過熱蒸汽處理以除去表面的 HCl。
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