介孔二氧化钛的可控制备及一氧化碳催化氧化性能研究(2)
1.1.1 介孔材料
介孔材料中存在多种介孔结构和组成。有序介孔材料主要的空间结构见图1。
图1.1 介孔结构模型
[(A)p6mm，(B)Ia3d，(C)Pm3n，(D)Im3m，(E)Fd3m，(F)Fm3m]
根据孔在空间中的扩散的特点,介孔材料可以被划分成无序和有序两种。在这两者中，有序介孔材料的孔道结构具有有序、孔径均一,高的热稳定性和水热稳定性等优点, 故成为一种先进的纳米结构材料,在催化、吸附、分离等领域拥有良好的发展前景，引起了各界学者的高度重视。
按化学组成分类,介孔材料通常可被分为硅基(sihca-based)和非硅基组合物(non-silicated composition)[2]。由于较晚才开始研究非硅基介孔物质,在1995年才第一次有了合成稳定并且有序的介孔过渡金属氧化物,所以关于非硅基介孔物质的应用领域需要进一
步的研究拓展。
1.1.2 二氧化钛的结构与性质
二氧化钛有许多分类，有锐钛矿、金红石、板钛矿等[3]。金红石中的八面体构型分别由各边相互连接，锐铁矿则通过八面体的各个顶点相互结合，而在板钛矿中这两种结合方式都有存在。锐钛矿是四面体结构，而其他两个是八面体结构。
现在研究比较深入的二氧化钛结晶方式是锐钛矿相和金红石相，表1中可以看出两者的物化性质差异(见表1)。有高折光指数和介电常数的金红石相被用在颜料和电子材料。锐钛矿相主要被应用于催化剂、太阳能电池等方面日常生活中。在特定条件下，锐钛矿相的结构会发生改变，热处理时的不同温度还可以使之转化为金红石型。
表1.1 不同晶相二氧化钛的结构和物理性质
1.1.3介孔二氧化钛材料的合成方法
在科学家们的不断研究中发现TiO2介孔材料的制备方法有很多包括了溶胶-凝胶法[4]、水热合成法[5]、室温水解法等。最近，科学者提出了许多创意的制备法。制备时使用的模板剂有两大类：表面和非表面活性剂模板剂。
在上面接受的制备方法中，不难看出它们的原理基本相似，即把有序聚集体当成模板，而有序聚集体是由有机表面活性剂组成，以某种协同或自组装方式形成有机-无机杂化材料，通过和无机源进行界面进行反应，再通过溶剂萃取或者煅烧消除表面活性剂的成分，于是便能够制备生成稳定有序的介孔TiO2。
（1）表面活性剂模板剂合成介孔二氧化钛
(a)离子型表面活性剂模板
介孔二氧化钛的制备方法有很多，通过离子型表面活性剂就是其中的一种方法，季铵盐和磷酸盐是两种可以用来制备的离子型表面活性剂。
(b)非离子型表面活性剂模板
除了离子型表面活性剂，非离子型表面活性剂也能用来合成介孔二氧化钛，比如聚氧乙烯、长链伯胺、嵌段共聚物等非离子型表面活性剂[6]。通过非离子型表面活性剂作为模板剂，而且没有比较大的静电作用力，氢键和共价键在无机驱体和表面活性剂间产生作用，从而得到比较厚的无机壁，这样使得介孔结构热稳定的能力变高。赵文宽等[7]采用十二烷基胺和十八烷基胺表面活性剂，通过在室温时水解钛酸丁酯合成中孔二氧化钛，孔径分别为29nm和3.3nm，350℃热处理后二氧化钛的比表面积为230m2／g，而在500℃热处理后二氧化钛转变成了锐钛矿型。
近年来，出现了很多有关以嵌段共聚物为模板制备介孔材料的新闻[8]。于是高分子嵌段共聚物[9]这种新的非离子型表面活性剂应运而生。Bernd 等[10]通过嵌段共聚物PHB-PEO,把TiCl4当做前驱体，采用水解法合成得到了立方晶相的介孔二氧化钛。
（2）非表面活性剂模板剂合成介孔二氧化钛
除了用表面活性剂模板剂合成介孔二氧化钛，非表面活性剂模板剂也可以制备出介孔二氧化钛，例如糖类和有机小分子等[11]。有机小分子具有易除性、种类多、对环境污染小等优点，这些优点成为了介孔材料制备的一种新途径。郑金玉等[12]通过使用甘油和季戊四醇等有机小分子，通过盐酸催化Sol—Gel法合成出锐钛型二氧化钛介孔分子筛。
下一篇：苯基乙烯基硅树脂的制备及其应用