二氧化钛-炭杂化气凝胶的制备与表征(2)
4.3 TiO2/C 杂化气凝胶的孔结构24
4.4 TiO2/C 杂化气凝胶的 XRD图. 25
4.5 TiO2/C 杂化气凝胶的 TEM 和 SEM 图。.26
5.展望.28
6. 结论.29
致谢30
参考文献：31
1.绪论
1.1 二氧化钛-炭杂化气凝胶制备方法的现状
气凝胶通常是指以纳米颗粒相互聚集构成的纳米多孔网络为骨架， 并在网络骨架孔隙
中充满气态分散介质的轻质纳米固态材料。纳米材料是上世纪 80 年代兴起的一种新型材
料，其优异的性能引起了世界各国的热切关注，甚至认为会改变我们的生活。纳米尺度指
的是 1-100nm 这个范围，物质在这个尺度下将表现出不同于宏观物质与微观粒子的效应，
如：表面效应、量子效应、小尺寸效应、介电限域效应和宏观量子隧道效应。这些效应使
得纳米材料在化学、光学、电学、热学和力学等方面具备了许多特殊的性质。目前纳米材
料已在陶瓷材料、冶金、超导材料、化工、航空航天、医药和生物工程等领域得到了广泛
的应用。气凝胶作为一种纳米材料，除具有一般意义的纳米材料的特性外，还具有一系列
优异的性质，如：极高的孔隙率、高比表面积、极低的密度、低的热导率和低的声音传播
速率等，在催化、航天、医药、能源、建筑和冶金等方面有着巨大的应用前景。
气凝胶有很多种类，大致可以分为有机气凝胶、无机气凝胶和有机/无机杂化气凝胶。
利用溶胶-凝胶法制备的有机/无机杂化材料在陶瓷、高分子化学、无机和有机化学领域吸
引了众多研究工作者的兴趣。杂化或复合不仅仅是将材料的某些性质简单加和，更重要的
是可能会出现相互协同效应而表现出更好的优良性能。如1985年Wilkes等用溶胶-凝胶法
将聚二甲硅氧烷的聚合物/低聚物与硅玻璃杂化，制备出了透明的纳米杂化材料，这种材
料拥有别的材料所不具备的独特性质。但对于有机/无机杂化气凝胶的研究则比较少，其
中对SiO2/C杂化气凝胶研究的最多。由于有机/无机杂化气凝胶兼具了有机和无机气凝胶
的特点， 更能克服单一气凝胶在制备过程中的某些缺点， 也成为了近年来研究的热门课题。
二氧化钛气凝胶由于其耐热性优于二氧化硅气凝胶，而且催化活性也很高，因此引起了许
多研究学者的关注。
炭气凝胶的可导电性也使得其在许多方面显示出了优良的应用特性。
二氧化钛和炭杂化得到的二氧化钛/炭杂化气凝胶兼有两者的优点之外，还能够表现
出更好的光催化降解有机染料及电吸附脱附去氟离子等性能。
由于纳米二氧化钛作为催化剂用于光催化降解有机染料已得到十分广泛的应用， 而炭
材料则因其多孔结构而对有机染料大分子有较强的吸附功能，因此二氧化钛/炭杂化气凝
胶材料将会在光催化降解有机染料等方面表现出优于单一纳米二氧化钛的光催化性能。
1.2 制备掺杂改性 TiO2光催化剂的方法
1.溶胶-凝胶法:用溶胶-凝胶法合成了稀土离子掺杂的 RE/TiO2光催化剂粉末， 发现掺
杂一定稀土离子浓度的 RE/TiO2能够有效地提高吸收光波长使之迁移到可见光区.
2.共沉淀法:该方法是制备氧化物颗粒的传统方法，以沉淀法制备纳米颗粒需将其进
行一定程度的改进或修饰，实现可控的沉淀法制备技术。该方法制备纳米 TiO2的工艺过
程为将含钛离子（Ti
4 +）和掺杂离子的盐溶液慢慢加入到含有过量沉淀剂的溶液中，并借
助搅拌达到均匀分散。由于沉淀离子能够同时按比例沉淀下来，故能得到均匀的沉淀物。