尽管两种二氧化钛[21][25]属于同一晶系,金红石型 TiO2 的原子排列要比锐钛 型 TiO2 致密得多,相对密度和折射率也较大,密度为 4。26g/cm3,折射率 2。72, 分散光射线的本领很高。因为其遮盖力和着色力很强,而且颜色不易变黄,所以 油漆、造纸、陶瓷和纺织等工业均广泛采用二氧化钛作为它们的原料,同时因为 二氧化钛具有较好的耐气候性、耐水性,这也是选择的一大理由。此外,金红石 型 TiO2 能良好的屏蔽紫外线,这一性能使其被广泛应用为防紫外线材料[22]。
锐钛型 TiO2 的密度[23]为 3。84g/cm3,折射率为 2。55,这些物理性质不如金红 石型的二氧化钛晶体;但其其它性质如光催化活性非常活跃,尤其是当颗粒尺寸 下降到纳米级时更为突出,因此锐钛型 TiO2 作为光催化材料在环保方面具有非 常广阔的应用前景。锐钛型 TiO2 还拥有高稳定性、高透明性、高活性和高分散 性,以及无毒性和颜色效应,这些性能也更扩大了其在光催化领域应用的可能性。 板钛型 TiO2 在自然界中以自然形态存在的含量不多,其工业利用价值也不如其 它两类二氧化钛[24]。
TiO2 因为无毒、稳定,而且光催化性能好,成为了目前使用最多的光催化材 料之一,并且在杀菌、降解有机污染物、净化空气等方面也有良好的应用前景[26]。 近年来,碳纳米管的研究进展迅速,科学家将目光放到了碳纳米管与 TiO2 的复 合材料研究[27]上,由于碳纳米管能加快光生电子的转移速度,降低空穴复合几 率,使得该复合材料的光催化性能成为研究热点。研究结果表明,将 TiO2 负载
到碳纳米管上,确实能够增强其光催化活性。以此类推,氧化石墨烯比碳纳米管 具有更好的导电性,这就说明氧化石墨烯比碳纳米管具有更好的空穴传递性能。 因此,制备 RGO/TiO2 复合材料进行研究具有重要意义。
1。3。3 二氧化钛的制备
随着科学研究的快速发展,出现了多种物理和化学方法来制备二氧化钛纳米 材料。一般而言,制备 TiO2 的传统方法一般分为液相制备方法、气相沉积法、 固相法。
(1)液相法 沉淀法、溶胶凝胶法、水热合成法、微乳液法等称为液相法。水热法和溶剂
热法是当前制备纳米 TiO2 材料最常用的方法。
① 溶液沉淀法 沉淀法[28]:在以硫酸氧钦为原料的溶液中加入适当的沉淀剂,使原料液中
的阳离子形成各种形式的沉淀物,加入沉淀剂(如氨水)可在衬底上沉淀出 Ti(OH)2 或加入其它可产生沉淀剂的物质也能产生 Ti(OH)2 沉淀,然后再将沉淀出的 Ti(OH)2 过滤、洗涤、干燥,有时还需加热分解才能制得 TiO2 晶体。此法在工业 上也被形容为硫酸法,由于设备可操控性强,需掌握的工艺流程简单易懂,所以 成本投入低,而且生产出的晶体膜较厚,晶相可控制,由于以上特点该法目前在 工业上得到广泛应用,但是其易引入杂质的缺点有待改善。相反地氯化法技术更 先进,并且不需要以牺牲环境为代价,符合现在对环境保护的要求,所以目前科 学家正在集中研究氯化法,硫酸法逐渐向氯化法转移已成为不可逆的转变。论文网
② 化学水解法 将四氯化钛作为反应前驱体加入到蒸馏水中进行水浴加热,从实验开始进行
磁力搅拌持续至整个过程结束,然后再用加入了硫酸铵和浓盐酸形成的水溶液混 合均匀并且保温。待实验经过一定时间后,将反应完全得到的产物过滤烘干。为 了得到不同晶型的二氧化钛,控制煅烧的时间和温度,不同的煅烧温度生成不同 类型不同性质的二氧化钛晶体。
通常,将反应釜作为一个密封的体系进行溶剂热法:在一定温度和压力下, 把水或有机溶剂作为溶液在其中发生合成反应。为了制备出不同形貌、不同物理