工业硫酸氧钛合成有序介孔TiO2及其机理研究

doi:10.3724/SP.J.1077.2009.00225

摘要/Abstract

摘要： 采用复合表面活性剂CTAB和P123形成的超分子模板为结构导向剂，以工业硫酸氧钛液为钛源，控制溶液pH值及水解条件调控TiOSO₄的水解缩聚及与模板剂的自组装速率，钛水解胶粒通过界面作用形成介孔前驱体，脱模后制得二维六方，比表面积为205.7m²/g，平均孔径为3.28nm的锐钛型有序介孔TiO2. 用XRD、HRTEM、SAED及等温N2吸附等对样品进行了表征，初步探讨了介孔的形成过程. 钛水解胶粒和复合模板剂通过界面处的静电和氢键等相互作用，协同形成介孔结构，属协同作用机理.

关键词: 有序介孔二氧化钛, 硫酸氧钛, 复合模板剂, 形成机理

Abstract: Using composite template (CTAB and P123) as structuredirecting agents, industrial titanyl sulfate as Ti source, the precursor of mesoporous TiO₂ was prepared via controlling the hydrolysis and condensation rate of industrial TiOSO₄, self-assembly rate of template and pH value of solution. The asprepared materials were characterized by XRD, HRTEM, SAED and nitrogen adsorptiondesorption.Ordered mesoporous anatase titania is obtained after template removal, with hexaganol mesopore, S_BET of 205.7m²/g，average pore diameter of 3.28nm. The formatiom process of mesopore belongs to cooperative formation mechanism, i.e. the hydrolysis colloid particles of titanium and composite template interact through static force and hydrogen bond on the interface, cooperating to form mesopore.

Key words: ordered mesoporous titania, titanyl sulfate, composite template, formation mechanism

中图分类号:

O614

TQ424

田从学,张昭. 工业硫酸氧钛合成有序介孔TiO₂及其机理研究[J]. 无机材料学报, DOI: 10.3724/SP.J.1077.2009.00225.

TIAN Cong-Xue,ZHANG Zhao. Synthesis of Ordered Mesoporous TiO₂ from Industrial Titanyl Sulfate
Solution and its Formation Mechanism[J]. Journal of Inorganic Materials, DOI: 10.3724/SP.J.1077.2009.00225.

参考文献

［1］Kresge C T, Leonowicz M E, Roth W J, et al. Nature, 1992, 359(6397): 710-712.
［2］Stark W J, Wegner K, Pratsinis S E, et al. J. Catal., 2001,197(1):182-191.
［3］Thelakkat M, Schmitz C, Schmidt H W. Adv. Mater., 2002, 14(8): 577-581.
［4］Niederberger M, Bart M B. Chem. Mater., 2002, 14(10): 4364-4370.
［5］Morris D, Egdell R G. J. Mater. Chem., 2001, 11(12): 3207-3210.
［6］Puzenat E, Pichat P. J. Photochem. Photobiol. A: Chem, 2003,160(1-2): 127-133.
［7］Antonelli D M, Ying J Y. Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 1995, 34(18): 2014-2017.
［8］Gibaud A, Grosso D, Smarsly B, et al. J. Phys. Chem. B, 2003,107(57): 6114-6118.
［9］Kambe S, Murakoshi K, Kitamura T, et al. Sol. Energ. Mat. Sol. Cells., 2000,61(4): 427-441.
［10］Yu J C, Yu J, Zhang L, et al. J. Photochem. Photobiol. A: Chem., 2002,148(1-3): 263-271.
［11］Tan Ruiqin, He Yu, Zhu Yongfa,et al. Journal of Materials Science, 2003, 38: 3973-3978.
［12］Kolen′ko Y V, Maximov V D, Garshev A V, et al. Chem. Phys. Lett., 2004, 388(4-6): 411-415.
［13］Luca V, Watson J N, Ruschena M, et al. Chem. Mater., 2006, 18(5): 1156-1168.
［14］田从学，张昭，何菁萍，等. 稀有金属材料与工程, 2006, 35(Z2): 185-189.
［15］田从学，张昭，沈俊，等. 稀有金属材料与工程, 2007, 35(Z3): 631-636.
［16］柳强，田从学，张昭. 中国有色金属学报, 2007,17(5): 807-812.
［17］Devi G S, Hyodo T, Shimizu Y, et al. Sensor Actuat BChem., 2002, 87(1):122-129.
［18］张立德. 纳米材料. 北京：化学工业出版社，2000.
［19］Pedersen J S, Gerstenberg M C. Colloids Surf. A, 2003, 213(2-3): 175-187.
［20］Zhang K W, Khan A. Macromolecules, 1995, 28(11): 3807-3812.
［21］Yun H S, Miyazawa K, Zhou H S, et al. Adv. Mater., 2001, 13(18):1377-1380.
［22］黄惠忠. 纳米材料分析. 北京：化学工业出版社，2003: 254.
［23］赵国玺, 朱王步瑶. 表面活性剂作用原理. 北京：中国轻工业出版社，2003.
［24］Tanford C. The hydrophobic effect, New York: WileyIntersciece, 1973: 52.
［25］Kim J M, Sakamoto Y, Hwang Y K, et al. J. Phys. Chem. B, 2002, 106(10): 2552-2558.

[1]	张叶, 姚冬旭, 左开慧, 夏咏锋, 尹金伟, 曾宇平. 原位引入BN-SiC燃烧合成Si₃N₄-BN-SiC复合材料[J]. 无机材料学报, 2022, 37(5): 574-578.
[2]	李春艳, 刘雪华, 刁飞玉, 梁文双, 王乙潜, PETROV Peter, ALFORD Neil. 钛酸锶钡薄膜中微观结构缺陷及其形成机理[J]. 无机材料学报, 2012, 27(3): 285-290.
[3]	谈国强,刘剑,苗鸿雁,贺中亮,夏傲. 四方相BaTiO₃薄膜的自组装制备与表征[J]. 无机材料学报, 2009, 24(4): 749-754.
[4]	倪良,张莉,王学宝. W/O乳状液模板法制备纳米MnO₂微球[J]. 无机材料学报, 2007, 22(1): 167-169.
[5]	陈文,麦立强,徐庆,彭俊锋,朱泉峣,余华. 氧化钒纳米管的自组装合成机理[J]. 无机材料学报, 2005, 20(1): 65-70.
[6]	陈卫武,孙维莹,严东生. AIN-多型体对形成长颗粒α-Sialon的影响[J]. 无机材料学报, 2000, 15(1): 174-178.

工业硫酸氧钛合成有序介孔TiO₂及其机理研究

Synthesis of Ordered Mesoporous TiO₂ from Industrial Titanyl Sulfate
Solution and its Formation Mechanism

PDF (PC)

可视化

被引次数

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 6

编辑推荐

Metrics

本文评价