介孔二氧化钛掺杂氧化锌及其CO催化氧化研究(3)
1.2 二氧化钛
1.2.1二氧化钛的性质
二氧化钛又被叫钛白粉，是一种非常重要的无毒无害的无机化工原料。钛资源在自然界是十分丰富的，世界上的钛资源的90％都是用在制造二氧化钛。它应用于农业、现代工业、科学技术和国防领域等。它体现在国民经济和人民的生活中。二氧化钛有着比较稳定的物理化学性质。作为一种偏酸性的两性氧化物，在常温条件下几乎不与其他元素和化合物发生作用。它既不溶于水，也不溶于稀酸和弱无机酸。不过它在长时间加热的条件下可以溶于浓硫酸，要是和碱反应就会生成钛酸盐。
二氧化钛作为一种多晶型的化合物，它有金红石、板钛矿和锐钛矿三种晶型。金红石和锐钛矿都是正方晶系，板钛矿却是正交晶系。这三种晶型，锐钛矿型和金红石的二氧化钛应用非常广泛。二氧化钛的特点：
亲水性[4]，因为表面结构的变化使得二氧化钛具有表面亲水的性质。二氧化钛在紫外光的照射下，价带的电子会受激发，从而被激发到导带，使得空穴和电子向着二氧化钛表面进行迁移，然后二氧化钛的表面会生成电子空穴对，空穴和表面桥氧离子则会反应形成氧空位，电子就会与正四价钛离子反应，形成了正三价的钛离子。这样空气中的水就会发生解离作用而吸附在氧空位中形成化学吸附水。这样就会形成表面羟基，化学吸附水就可以吸附空气中的水分，从而出现物理吸附层。
电性，在干粉状态下二氧化钛颗粒通常都带有静电荷。在液态介质中，二氧化钛颗粒表面带有电荷，就会吸附相反的电荷而形成扩散双电层，使颗粒的有效直径增加。当两颗粒彼此接近时，同性电荷而发生互相排斥，这样有利于分散体系的稳定。由于在制造过程中和分散介质中吸附离子的影响。影响因素包括浓度的高低、水合程度的大小以及离子类型等。常常会使二氧化钛带上不同种类的电荷，这些因素决定了电位的大小，因此支配着二氧化钛颗粒周围双电层中所持有电荷的数量。
光活性，在光催化方面有锐钛矿型二氧化钛和金红石型二氧化钛这两种晶型二氧化钛。他们两个要属锐钛矿型二氧化钛的催化活性比较高。金红石型二氧化钛颗粒的表面吸附氧的能力要远远弱于锐钛型二氧化钛颗粒。
1.2.2 二氧化钛的制备方法
目前研究比较多的二氧化钛的形貌和结构包括这些：二氧化钛纳米线、二氧化钛纳米管、二氧化钛微米球、二氧化钛有序介孔结构、二氧化钛核壳结构等。二氧化钛的制备方法非常多，主要分为化学法和物理法。根据反应物系的形态化学法又可以分为气相法、液相法和固相法。我们比较常用的化学方法有：沉淀法、溶胶一凝胶法、微乳液法、气相合成法、水热合成法等。物理法则有气相冷凝法和粉碎法等。
（1）沉淀法[5,6]
沉淀法是在溶液状态下将不同的化学成分的物质进行混合，再把适量的沉淀剂加入到混合液中，制备得到前驱体沉淀物，然后把前驱体沉淀物进一步干燥和锻烧处理，就可以得到想要的粉体颗粒。这种方法比较适合用在制备氧化物。因为沉淀方式的不同我们又可以把沉淀法分为：水解沉淀法，共沉淀法，均相沉淀法和直接沉淀法等。沉淀法的优点是需要设备简单、工艺过程易控制、易于商业化等。经过反复洗涤就不会使的无机离子大量引入到沉淀物中。缺点则是工艺流程长、废液多、产物损失较大等。制得的粉体纯度不高可能是因为完全洗净无机离子比较困难。
（2）溶胶-凝胶法[7]
溶胶一凝胶法在合成无机膜中是一种非常主要的制备方法。该方法是以金属醇盐为原料，首先将醇盐溶解于有机溶剂中，在把有机溶剂经过搅拌得到充分溶解。等到醇盐完全水解后，再加入去离子水，在去离子水中剧烈搅拌后发生水解反应。经过适当的控制一些影响的因素达到控制醇盐水解的目标。醇盐在经过一段时间的水解后形成溶胶，溶胶则再经过低温干燥处理得到凝胶。最后通过控制一定的温度和湿度来继续干燥凝胶样品从而得到我们所需要的样品。醇盐水解的速率很快，醇盐水解也是很剧烈。因为水解速率很难控制，所有要控制颗粒的形貌和尺寸是非常困难的。