基于TiO2系臭氧分解催化剂的制备及性能研究(2)
3.3 Ag-TiO2-X的性能研究与分析 23
3.3.1 Ag-TiO2-x的形貌分析 23
3.3.2 P25，Ag-P25，TiO2-x Ag-TiO2-x+的紫外-可见漫反射分析 23
3.3.3 不同催化剂的催化性能分析 24
3.3.4 时间对催化性能影响的分析 24
3.3.5 流量对催化性能影响的分析 26
3.3.6 重复性对催化效率影响的分析 27
4 结论 29
致谢 30
参考文献 31
1 绪论
1.1 TiO2材料的研究进展
1.1.1 TiO2的发展
TiO2是一种禁带宽度很大的N型半导体。其中锐钛型的TiO2禁带隙为3.2ev，金红石型的TiO2带隙为3.0ev，该性能使TiO2具有极高的光学活性。因此，TiO2作为光电池和光催化材料已得到广泛关注。在光化学反应中，一般用强光作为光化学反应的驱动力，而用TiO2作为光催化剂在微弱的光照条件下就可以诱发光化学反应的发生。日本东京大学的桥本和仁等在研究中发现：在微弱光即在太阳光（UV强度约为lmW/crn2）或在日光灯(UV强度约为0.2mW/cm2)的照射下，TiO2吸收了UV光（l=180nm）后固体表面形成了空穴（h+），同时形成了电子（e-）。h+能使H2O氧化，e-能使空气中的O2还原。
随着TiO2光催化技术的发展，产品与市场的规模和范围也越来越大，这与TiO2本身的高效、多功能、价廉等优点密不可分。如TiO2作为光催化剂的氧化能力强，对利用活性污泥生化法难以处理的有机氯化合物、农药、表面活性剂、二噁英等污染物，即使其浓度很低，也能被TiO2催化剂完全降解成为无毒无害的物质。该技术已经成为一种新型有效的环境净化技术，因此TiO2在环境净化领域有着相当大的发展潜力。
1.1.2 TiO2的制备方法
TiO2具有金红石型(Rutile)、锐钛矿型(Anatase)和板钛矿型(Brookite)三种晶体结构类型。板钛矿结构的TiO2为正交晶系，锐钛矿结构与金红石结构的TiO2为四方晶系。其中锐钛矿结构的TiO2光催化特性最好，而板钛矿结构与金红石结构的大粒径TiO2基本不具有光催化活性。锐钛矿、金红石晶体结构如图1.1所示。
图1.1 晶体结构示意图
常见的TiO2的主要制备方法有一下几种
（1） 化学气相沉积法（CVD）
CVD法利用具有挥发性的金属化合物的蒸汽，通过反应生成所需的化合物。CVD法包括了单一化合物的热分解，也包括有通过两种或以上物质之间的气相反应从而制备超细粉。CVD法制备的超细粉体纯度高，分散性好，粒度分布均匀，除了能制备氧化物以外，还能够制备碳化物、氮化物等超细粉体。Leszek Wachowski等人利用CVD法在含碳材料的表面制得TiO2。李文漪等人通过CVD法水解四异丙醇钛（TTIP）制备TiO2薄膜，并对制备过程中水解TTIP的反应动力学做了深入的研究。
该工艺的优点有自动化程度高，可以制备出粒径小、粒径尺寸均匀的优质粉体。
（2） 化学气相水解法
化学气相水解法可按照原料不同从而分为：TiCl4氢氧火焰水解法与钛醇盐气相水解法。其中TiCl4氢氧火焰水解法的原理是以TiCl4气体导入氢氧火焰之中(700～1000℃)将TiCl4进行气相水解，基本反应式为：
(1.1)
以该方法制备的TiO2粉体一般为金红石型与锐钛型的混晶型，产品有纯度高(99.5%)、粒径小(21 nm)、分散性好、表面活性大、制备过程较短、团聚程度较小、自动化程度高等优点，但过程温度高，设备腐蚀严重，工艺参数控制要求精确，导致该法产品的成本较高。