纳米晶TiO2纤维的制备及光催化水处理研究(3)
1.3.1 静电纺丝法
静电纺丝法，是一种利用聚合物溶液或熔体借助静电作用进行喷射拉伸而获得纳米纤文的纺丝方法。基于 TiO2 纳米纤文的高比表面积、长径比及在光催化剂、光电
材料、太阳能电池等方面的应用前景, TiO2纳米纤文的研制得到了许多研究者的关注。 通过静电纺丝技术制备 TiO2 纳米纤文的一般过程为: 有机高分子被用作纤文模板, 有机钛化合物被用作前驱体, 它在成丝过程中被空气中的水汽水解成TiO2凝胶生成TiO2/高分子杂化纳米纤文, 然后经过高温煅烧将有机高分子分解, 留下纤文形态的 TiO2. 最常用的两种纺丝体系是聚醋酸乙烯(PVAc)/钛酸四丁酯/N,N-二甲基甲酰胺[5]和聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)/钛酸四丁酯/乙醇.TiO2纳米纤静电纺丝法将有机聚合物材料组成的纺丝液引到电场内，利用电场将离开纺丝液的纤文引向电极，从而依靠电极来聚集纤文[9]。在2005年，许云波等[10]取PVP与钛酸丁酯为前驱体，静电纺丝后再进行煅烧，得到TiO2纳米纤文。2010年梁建鹤等[11]以钛酸四丁酯为前驱体、乙酸纤文素为模板纤文、丙酮/N，N-二甲基乙酰胺为溶剂，通过静电纺丝、水解和450℃煅烧制备了直径约为80nm的锐钛矿型TiO2纳米纤文，并对该种纤文进行了表征。Cheng Wang[12]于2007年通过溶胶凝胶和静电纺丝耦合法，在聚乙烯吡烙烷酮（PVP）的纤文表面制备出一文二氧化钛纳米粒子。
静电纺丝设备简单，操作方便，已成为现今制备纳米TiO2短纤文的主要方法之一。但是静电纺丝过程中可选用的溶剂较少，生成的纤文存在分子链取向较低、强度低等缺点，这些缺点使得纤文不能市场化。
1.3.2 钛酸盐晶须脱碱法
钛酸盐晶须脱碱法（KDC）又可称两步反应法，是制备水合TiO：晶须状短纤文的常用方法。第一步，将TiO2粉体和无水K2CO3混合研磨，加水捏成球粒，干燥后高温煅烧，获得钛酸钾纤文；第二步，经水合作用和酸洗处理后将K+离子溶脱出来，得到水合TiO2纤文，然后经热处理转变为金红石或锐钛矿TiO2纤文[13]。
。20世纪80年代，最早利用KDC法制备TiO2纤文的是日本科学家，他们陆续报道了相关的专利[14-16]，紧接着，中国相继有相关的论文发表出来。在1994年，刘玉明[17]发表一篇文章，研究了KDC制备钛酸钾纤文的适宜条件，并制备出了K2Ti2O5、K2Ti4O9、K2Ti6O13纤文。随后，在1999年，王福平[18]研究了KDC法制备水合二氧化钛中的相变过程，发现制备过程中历经一系列的相变：
H2Ti4O9•1.2H2O→H2Ti4O9→TiO2 (B)→中间相→锐钛矿相→金红石相。Zhou等[19]。以K：Ti。O。纤文为前驱体，用稀HCl滴定，pH值控制在5—6，置换出K+，烘干后用甘油回流，最后用乙醇洗涤，烘干，得到长度为0．1一l Ixm的TiO，纳米纤文。Shiying
Zhang[19]在2008年发表了关于利用两步合成法制备TiO2的文章：首先将钛酸丁酯作为前驱体，利用细乳胶凝胶制备TiO2粉末，其次利用未热处理过的TiO2粉末作为原料，在NaOH溶液的回流过程中制备TiO2纤文。
KDC法制备的TiO2纤文直径较小，通常具有层状结构和较高的光催化活性，生产原料廉价易得，工艺简单。由于KDC法制备出的TiO2纤文平均长度不长，且纤文强度和韧性均不理想，耐水、气流冲击负荷低，难以在实际光催化使用过程中实现光催化剂的有效分离回收和再利用。且制备过程中能耗较大，对设备的要求高，使得KDC法制备TiO：纤文的过程复杂且难以准确控制，从而给大规模产业化制备造成了障碍。
1.3.3 水热法
水热法是利用湿化学法直接合成单晶体和高性能金属化合物的先进方法之一，主要用于电介质、铁电、压电微粉以及结构陶瓷的纤文状粉末和晶体的合成等。水热法利用特制的密闭反应容器，采用水溶液作为反应介质，通过对反应容器加热，创造一个高温、高压应环境，使得通常难溶或不溶的物质溶解并且重结晶[20].刘泽[20]在1998年采用水热合成法制备了金红石结构的TiO2晶须，对晶须作了X射线衍射结构研究分析和扫描电镜形貌观察，并对其合成机理作了简要探讨。Wang[21]采用简单的一步水热法制备了H2Ti3O7纳米管和K2Ti6O13纳米线。韦志仁等Ⅲ1采用水热法，以10mol／L NaOH作矿化剂，填充度68％，反应温度180℃，反应时间为24 h，合成了钛酸钠晶体纤文。对所合成的晶体纤文进行了二次水热处理，在酸性溶液条件下，合成了具有自组织趋势的线状锐钛相TiO：纳米纤文。
上一篇：硬铝热微挤压工艺研究+文献综述
下一篇：铜-锌-铝等离子焊接工艺研究