二氧化钛炭纳米复合材料的制备及性能研究(6)
其中，>OH-表示 TiO2催化剂表面的羟基，>OH•表示 TiO2催化剂表面羟基自由基，Mn+ 表示杂质金属离子，O是电子受体，而 R 是电子的施体。
1.5 纳米二氧化钛光催化剂制备方法的研究现状
纳米TiO2是一种新型的无机功能材料，由于其粒径在1～100nm之间，具有粒径小、比表面积大、表面活性高、分散性好等特点，表现出独特的物理化学性质，使其在环境、材料、能源、医疗和卫生领域有着广阔的应用前景。因此，如何制得纯度高、粒径小、力度分布窄的纳米二氧化钛，是国内外科学工作者研究的热点。
纳米TiO2的制备方法有很多，归纳起来主要有固相法、气相法和液相法等，本文主要介绍气相法和液相法。其中气相法又包括化学气相沉积法和化学气相水解法等；液相法包括溶胶凝胶法、胶溶法、沉淀法、水热合成法和微乳液法等。
1.5.1 化学气相法
气相法是使用金属钛的卤化物、金属有机钛化合物等在加热下挥发，经气相反应使生成物TiO2沉淀出来。
1.5.2 化学气相沉积法
CVD法是利用挥发性金属化合物的蒸汽通过化学反应生成所需化合物。它包括单一化合物的热分解，也包括通过两种以上物质之间的气相反应制备超细粉。该方法制备的超细粉纯度高，分散性好，粒度分布窄，除能制备氧化物外，还能制备碳化物、氮化物等非氧化物超细粉。Leszek Wachowski[24]等人利用CVD法在含碳材料表面制得TiO2。李文漪[25]等人利用化学气相沉积法水解四异丙醇钛制备TiO2薄膜，并研究了制备过程中水解四异丙醇钛的反应动力学。
该工艺的优点是自动化程度高，可以制备出粒径小、粒径尺寸均匀的优质粉体。
1.5.3化学气相水解法
化学气相水解法按照所用原料的不同可分为：TiC14氢氧火焰水解法和钛醇盐气相水解法。TiC14氢氧火焰水解法的基本原理是将TiC14气体导人高温的氢氧火焰中(700～1000℃)进行气相水解，其基本化学反应式为：
TiC14(g)+2H2(g)+O2(g)=TiO2+4HCl(g)
通过这种方法制备的粉体一般是锐钛型和金红石型的混晶型，有着产品纯度高(99．5％)、粒径小(21 nm)、表面活性大、分散性好、团聚程度较小、制备过程较短、自动化程度高等优点，但因其过程温度较高，腐蚀严重，设备材质要求较严，对工艺参数控制要求精确，因此产品成本较高。
钛醇盐气相水解法是通过醇盐水解、均相成核与生长等过程在液相中生成沉淀产物，再经过液固分离、干燥和煅烧等工序，制备TiO2粉体。周武艺[26]等以NH3•H2O为沉淀剂，以十二烷基苯磺酸钠(DBS)为表面活性剂，采用常温水解沉淀法制备出纳米TiO2。国伟林[27]等对在超声波作用下的钛醇盐水解法直接制备锐钛矿相纳米二氧化钛粒子进行了初步研究，结果发现，利用超声化学效应在水溶
液中可以直接得到锐钛矿型及单分散性较好的纳米二氧化钛，粒径大小为3nm×7nm，且分布范围较窄。
该方法的优点是操作温度低，能耗小，对材质要求不高，并且可连续化生产。但醇盐水解过程速度太快，反应难以控制，再加上使用了价格过于昂贵的钛醇盐为原料，生产成本过高。
1.5.4 液相法
液相法是选择可溶于水或有机溶剂的金属盐类。使金属盐溶解，并以离子或分子状态混合均匀，再选择一种合适的沉淀剂或采用蒸发、结晶、升华、水解等过程，将金属离子均匀沉淀或结晶出来，再经过脱水或热分解制得粉体。它又可分为溶胶-凝胶法、胶溶法、沉淀法、水热合成法和微乳液法等。
1.5.5 溶胶-凝胶法
溶胶-凝胶法是80年代兴起的一种制备纳米材料的湿化学方法，以钛醇盐Ti(OR)4(R=一C2H5一C3H7一C4H9 )为原料，将其溶于乙醇、丙醇和丁醇等溶剂中形成均相溶液，使钛醇盐在分子均匀的水平上进行水解反应，同时发生失水与失醇的缩聚反应，生成物聚集成lnm左右的粒子并形成溶胶，经陈化形成三文网络的凝胶，干燥除去残余水分、有机基团和有机溶剂得到干凝胶，经研磨、煅烧最终得到纳米级TiO2粉体。