从工业TiOSO4液合成介孔TiO2分子筛的工艺及机理研究

介孔TiO2以其独特的结构和优异的性能备受关注,但却存在起始钛源成本高、脱模不理想并易引起孔结构破坏坍塌、骨架晶型差等问题。笔者以钛铁矿酸解得到的工业TiOSO4液作为起始钛源,在复合表面活性剂自组装形成的超分子结构模板诱导作用下进行水解,控制水解产物的结构,形成介孔TiO2前驱体之后,采用氧化、萃取和焙烧相结合的方式脱除前驱体中的表面活性剂模板,制备出比表面积大、结构稳定的锐钛矿型介孔TiO2。重点研究了以下几个与介孔TiO2合成工艺及形成机理有关的问题:(1)合成介孔TiO2前驱体的工艺条件对介孔结构的形成及晶型至关重要,尤其是表面活性剂、反应pH值、温度等。采用复合模板(CTAB/P123)为结构导向剂,由工业TiOSO4液水解合成介孔前驱体,多步焙烧脱除模板,得到孔径分布窄、结构稳定的锐钛型介孔TiO2分子筛,平均孔径为3.0nm,SBET为132.6m2/g。(2)介孔TiO2前驱体合成中引入外场作用能促进产物的晶体结构完善和孔结构形成,使产物的SBET和稳定性均显著提高。超声辐照和微波辐照利于提高介孔结构的有序度;微波辐照所得产物的SBET达146.6m2/g;水热合成强化了无机物种与表面活性剂的相互作用,同时使孔壁缩聚晶化,提高了介孔结构的稳定性。(3)采用臭氧氧化、多次萃取、多步焙烧的综合脱模路线脱除有机复合模板剂CTAB/P123较完全,得到SBET高(133m2/g),平均孔径大(4.65nm)的锐钛矿型介孔TiO2。臭氧氧化使模板剂氧化成短链、小分子有机物,可减小后续脱模过程的阻力;盐酸/无水乙醇的多次萃取使孔道中模板剂的表面活性降低,与骨架结构的作用减弱,有效降低了后期热处理强度;多步焙烧方式可减小因长时间高温焙烧容易造成的无机骨架网络收缩、骨架结构损坏、骨架电荷平衡破坏所致的分子筛孔结构破坏坍塌的负效应。(4)介孔TiO2的锐钛矿晶型,较大的SBET和小的颗粒尺寸,表面吸附和键合的少量SO4使其具有良好的催化活性。介孔TiO2在光氧化分解亚甲基蓝和乙酸乙醇酯化反应中有较高的催化活性,降解率和酯化率分别达98.4%和91%;介孔TiO2对催化高酸值麻疯油与甲醇预酯化反应也表现出一定催化活性。(5)在强酸性水体系中通过CTAB/P123复合模板的超分子诱导自组装合成路线制备出2D六方孔道、SBET大(205.7m2/g)、孔径分布窄的锐钛型介孔TiO2。介孔TiO2前驱体的形成过程属协同作用机理,其特征归纳为如下几点:1)反应体系pH值对钛水解初级粒子与模板剂协同作用影响较大,二者通过静电作用(S+I–)和氢键作用(N0I0)两种方式在界面协同作用;2)调控pH值不仅使钛离子水解缩聚的速率与表面活性剂自组装速率相匹配,且能控制杂质的析出;3)适当提高合成温度有利于大孔径介孔材料的形成;4)增长复合表面活性剂疏水链有助于大孔径介孔材料的合成;5)无机强电解质阴、阳离子的加入有一定的扩孔作用;6)介孔TiO2前驱体合成体系中钛水比和酸钛比对无机钛离子水解速率(H)或抑制速率(p)影响较大,TiOSO4液合成体系大的H/p比值导致钛离子水解加速,胶束尺寸变小,使介孔材料孔径缩小。(6)介孔TiO2脱模过程中,界面作用的变化对晶体结构和微观应变造成一定影响,同时产生原子缺位。萃取脱模对晶体结构影响远弱于焙烧处理,增大萃取脱模量可有效降低焙烧强度,提高介孔TiO2的稳定性。2–

水解工业TiOSO4制备球形TiO2

在水和正丙醇的混合溶剂体系中水解工业TiOSO4成功制备得到了球形TiO2,制得的二氧化钛具有粒径分布窄、分散性好的优点。对制备得到的TiO2进行XRD、SEM、FT-IR、EDS和TG分析,结果表明溶剂配比和表面活性剂的浓度对制备颗粒的粒径分布窄、分散性有非常大的影响。通过调节焙烧温度可得到纯度较高的不同晶型的TiO2。

水热合成法制备锐钛矿型纳米TiO_2粉体的研究

以工业硫酸氧钛为原料,尿素作沉淀剂,固定6MPa的初始压力和300r／min的搅拌速度,在110—150℃的反应温度、2—8h的反应时间、0．25-1．5mol／L的硫酸氧钛反应浓度的条件下,采用水热合成法制备了锐钛矿型纳米TiO2粉体．采用XRD、TEM、BET等测试手段对在不同条件下所制备粉体的物相组成、晶粒度、比表面积等进行了分析．结果表明, 所制备的粉体均为锐钛矿型纳米TiO2．粉体的比表面积分布在124-240m2／g、晶粒度分布在 6．7—10．6nm．随着反应温度的升高和反应时间的延长,晶粒度增大,比表面积降低．随前驱体浓度的提高,晶粒度也增大,当前驱体浓度<0．5mol／L时,比表面积随着前驱体浓度的增大而增大．当前驱体浓度>0．5mol／L时,比表面积随着前驱体浓度的增大而减少．

介孔TiO_2分子筛前驱体的热处理研究

以工业TiOSO4液为原料,控制溶液pH值使TiOSO4液在复合模板剂十二胺和CTAB自组装超分子诱导作用下水解、缩聚和组装,制备出介孔TiO2前驱体。根据TG-DTG和DSC热分析结果确定对前驱体采用两步热处理方案。产物采用XRD、粒度分布、SEM及等温N2吸附进行分析表征。研究表明:在实验温度范围内,前驱体经热处理脱模后均得到锐钛型介孔TiO2,热处理温度的提高和时间的增长使产物结晶度增高,晶粒长大,但其介孔孔道逐渐收缩并坍塌破坏。采用350℃热处理1 h,500℃热处理1 h的热处理方案所得介孔TiO2的晶型与锐钛型TiO2标准物的最接近,晶粒尺寸L101=19．90 nm;粉末呈类球形,平均粒径为0．552μm;其介孔孔道分布窄,平均孔径为3．86 nm,BET比表面积为156．51 m2／g,孔容0.35 cm3/g。

针状TiO_2锐钛矿晶粒溶胶的制备、结构及形成机理研究

0引言TiO2薄膜能在紫外线的照射下发生光催化反应,将有机物分解为CO2和水,可用于清除有机物、杀菌、消毒、处理污水等,同时由于TiO2薄膜的超亲水性使其具有自洁去污、易清洗、防水雾等功能,引起了广泛的关注[1,2].

工业TiOSO_4液复合模板合成有序介孔TiO_2

以工业TiOSO4液为钛源，复合模板剂EO20PO20EO20（P123）和十六烷基三甲基澳化铵（CTAB）为结构导向剂，在超分子自组装诱导作用下，控制溶液出值调控TiOSO4液的水解缩聚速率。使水合二氧化钛均匀沉积于复合模板剂形成的胶束上，经煅烧脱模后制得有序介孔TiO2.在高极性的水溶液中。P123降低了CTAB非极性头基间的排斥作用，复合模板通过与TiO2无机前体自组装形成有序介孔结构。合成产物采用SEM、TEM、电子衍射、XRD及等温N2吸附等进行分析表征。结果表明：介孔TiO2有序度高，孔道分布窄，呈六方排列，平均孔径3．0nm，比表面积132．6m^2／g，孔隙率36％，孔容0．19cm^3／g；孔壁晶化为锐钛型，经450℃煅烧脱模后晶粒长大，晶粒尺寸为14．22nm，基本粒子大小介于30-70nm之间，并团聚为类球形颗粒。

负载型TiO_2/蛇纹石光催化降解4BS染料的研究

以蛇纹石为载体,利用TiOSO4为前驱体,采用水解-沉积法将TiO2超细粒子包覆在蛇纹石表面制得TiO2/蛇纹石负载型光催化剂。探讨了pH值、焙烧温度及光催化剂中TiO2与蛇纹石比例对偶氮直接耐酸大红4BS水溶液的光催化脱色降解的影响。结果表明,在pH为2～4,500℃条件下有明显地脱色效果。

TiOSO_4催化合成脂肪族的10种羧酸酯及其催化活性表征

用硫酸钛经高温焙烧制得一类新型固体酸催化剂TiOSO4,该催化剂通过X射线衍射仪谱图和吸附吡啶的红外光谱谱图解析:TiOSO4表面存在明显的Br nsted酸性位,400、450、500℃焙烧得到的固体酸在催化合成脂肪族的10种羧酸酯中具有很好的催化活性,短时间内,转化率可达到96%以上,并对此确定了最优化工艺条件。其酯化反应结束后后处理工艺简单,催化剂容易回收,不需再生可重复使用多次。

工业TiOSO_4液合成有序介孔TiO_2分子筛的研究

以工业TiOSO4液为原料，在复合模板剂十二胺和十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）的超分子自组装诱导作用下，合成出有序介孔TiO2。通过控制溶液pH值有效调控TiOSO4液的水解缩聚速率，使得水合二氧化钛均匀沉积于复合模板剂形成的胶束上，在脱除模板剂后得到介孔材料。产物采用XRD、粒度分布测试、SEM、TEM、电子衍射及等温N2吸附进行分析表征。研究表明：介孔TiO2具有精细纳米结构，孔道分布窄，平均孔径2．2nm，BET比表面积为135．9m^2／g，孔隙率31％，孔容0．17cm^2／g；介孔TiO2的孔壁部分晶化为锐钛型，晶粒尺寸为37nm，粒子介于30～80nm间，聚集的粉末颗粒为类球形。

硅藻土微粒负载纳米TiO_2的制备

以硫酸氧钛为原料,硅藻土微粒为载体,尿素为沉淀剂,通过改变硫酸氧钛的浓度、硅藻土与二氧化钛质量比、尿素浓度、pH值、水解温度、反应时间和焙烧温度等工艺条件,采用混合均匀沉淀法制备出了硅藻土基负载型纳米二氧化钛.利用SEM和XRD对样品的结构性能进行测定,得出在最佳制备条件下,二氧化钛在硅藻土表面的最大覆盖率为75%,二氧化钛平均粒径为150 nm,并初步探讨了二氧化钛粒子和载体之间的结合机理.该产品对模拟室内甲醛的降解实验表明,在可见光范围内本产品对甲醛的处理效果是明显的.

纳米钛白粉的制备及其应用进展

纳米钛白粉是一种高性能白色颜料,广泛应用于涂料、油墨、塑料、皮革、化纤和化妆品等领域,因而研究纳米钛白粉具有实际的应用价值。介绍了以TiOSO4制备纳米钛白粉的方法,并就其在涂料、纸张、食品包装、化妆品领域的应用进行了综合评述。

外场作用下由工业TiOSO_4液合成介孔二氧化钛(英文)

以工业硫酸氧钛为钛源,采用复合模板合成路线,分别于超声,微波和水热外场作用下合成了介孔二氧化钛前驱体。通过调节反应体系的pH值来控制TiOSO_4液的水解和缩聚速率。煅烧脱除模板后得到锐钛型的介孔二氧化钛。产物采用XRD,氮等温吸附脱附,粒度分布,SEM,TEM,SAD和X射线能谱分析(XPS)等技术进行了表征。结果表明:具有强极化作用和温和水热环境的外场利于制备结构更佳的介孔二氧化钛;超声振动利于介观结构的形成。在微波辐照下,所制得介孔二氧化钛的比表面积为146.6 m^2/g,平均孔径2.57 nm,晶粒尺寸13.65 nm。超声、微波和水热较常规合成方法更利于形成和稳定介孔结构。

自制TiO_2光催化剂降解制药废水的研究

以TiOSO4为原料,采取SAS工艺制备了TiO2和掺铁的光催化剂,对某制药废水(COD=1309mg/L)进行了降解实验。研究了光源、煅烧温度、掺铁比例、pH值、附加条件对废水降解率的影响。结果表明:700℃制备的TiO2在紫外光和太阳光下的降解率分别为77%和70%。掺铁比例为0.5%的TiO2对废水的降解率为81%。pH=2的废水降解率为82%。附加曝气对废水的1h降解率比超声和磁力搅拌的高10%和12%。

固体酸催化合成油酸月桂酯——推荐一个综合化学实验

设计了一个综合化学实验———固体酸催化合成油酸月桂酯。用固体酸SO42--TiO2、TiOSO4、TiOSO4/SiO2催化合成油酸月桂酯,用Hammett指示剂测定固体酸表面的酸强度,用吸附吡啶的红外光谱表征固体酸的表面酸性,用柱层析法分离纯化产物,用红外光谱分析产物的结构。

沉淀法制备硅藻土负载纳米二氧化钛试验研究

以硫酸氧钛为原料,硅藻土为载体,利用氨水作为沉淀剂制备硅藻土负载纳米二氧化钛。研究了反应物浓度、pH值和水解温度对反应的影响。结果表明,最佳制备条件为:硫酸氧钛浓度0.02 mol/L,二氧化钛和载体硅藻土质量比1∶3,反应pH值1.5,水解温度70℃。通过SEM分析样品可知,二氧化钛微粒在硅藻土表面均匀分散,结晶良好,覆盖率为67.42%,颗粒平均粒径为402 nm。

二氧化钛/铁酸钴磁性光催化材料的制备及表征

以化学共沉淀法制备的铁酸钴纳米粒子为磁核,采用硫酸氧钛水解法在铁酸钴磁性粒子表面包覆二氧化钛,制得顺磁性易于固液分离的二氧化钛/铁酸钴复合光催化材料,并运用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和振动样品磁强计(VSM)技术进行了表征,以甲基橙为模拟污染物研究其光催化活性。结果表明:制备的复合光催化材料晶型较好,其中二氧化钛和铁酸钴分别以锐钛矿型和尖晶石结构存在,粒径为40～50 nm,且具有超顺磁性;二氧化钛/铁酸钴复合光催化材料具有较高的光催化活性同时具有良好的重复使用性能。

TiOSO_4催化合成季戊四醇双缩苯甲醛

以硫酸钛经450℃高温焙烧制得固体酸催化剂TiOSO4,该催化剂在合成季戊四醇双缩苯甲醛中具有较好的催化活性,在苯甲醛与季戊四醇摩尔比为2.0∶1(3.38mL,2.269g),催化剂用量为0.1361g,回流温度83℃,反应时间2.5h的优化条件下,反应产率为79.43%。且催化剂容易制备,稳定性好,可连续使用。

TiOSO_4／SiO_2催化合成环己酮缩1,2-丙二醇

通过高温焙烧Ti(SO4)2／S1O2制得一种新型固体酸TiOSO4／SiO2,用吸附吡啶的红外光谱表征其表面酸 性,用环己酮与1,2-丙二醇的缩酮化反应表征其酸催化活性。结果表明:催化剂表面存在明显的Bronsted酸中心,对缩 酮化反应的催化活性好,且催化活性随灼烧温度的升高而降低。并获得优化条件如下:醇酮摩尔比1．2,催化剂用量为 酮质量的4％,反应时间55 min,反应温度140℃,甲苯作带水剂,缩酮产率为88％。催化剂易回收,可重复使用多次。

TiO_2/沸石负载型催化剂的催化性能研究

以钛液 (TiOSO4)为原料 ,尿素为沉淀剂 ,10 0目沸石为载体 ,制备了负载型TiO2 /沸石催化剂 ,并探讨了TiOSO4的浓度、反应温度、反应时间及负载TiO2 /沸石催化剂的焙烧温度和降解时辅助氧化剂H2 O2 的用量对TiO2 /沸石负载型催化剂催化降解

TiO_2/浮石复合材料降解有机污染物亚甲基蓝的实验研究

利用天然浮石的孔隙结构和小比重等特点,以浮石为原料、TiOSO4为TiO2前驱体,采用水热合成法,在200 C、15 h条件下,制备出可漂浮的TiO2/浮石复合材料。采用10×10 mol/L严甲基蓝水溶液,在紫外光下进行光催化实验。并用紫外可见分光光度计检测亚甲基蓝浓度变化。实验结果表明,TiO2/浮石复合材料能够降解亚甲基蓝。该材料的孔隙结构对亚甲基蓝有聚集怍用,促进了负载的TiO2的光催化性能的发挥。因为成本低廉, 性能优越,TiO2/浮石复合材料在有机污染物治理方面具有很大的应用潜力。