8、二氧化钛纳米管水热合成、光催化性能及钴纳米颗粒吸附分解特性研究

二氧化钛纳米管水热合成、光催化性能及钴纳米颗粒吸附分解特性研究

1. 二氧化钛纳米管的研究

1.1 引言

二氧化钛作为一种典型的 n 型半导体和光催化剂，在环境净化、抗菌、太阳能电池、气体传感器、颜料和化妆品等众多工业领域都有广泛应用。TiO₂ 纳米管作为一种新型的纳米材料，因其独特的结构和潜在的广泛应用而备受关注。不同几何形状和微观结构的二氧化钛纳米管可以通过多种方法制备，如溶胶 - 凝胶法、阳极氧化法、电沉积法、声化学沉积法等。本文采用水热软化学工艺制备二氧化钛纳米管，该方法能方便地控制温度、压力、处理时间、化学物质浓度、溶液浓度、pH 值和起始化合物等多种参数。

1.2 实验过程

• 制备氢氧化钛沉淀 ：向 TiCl₄ 水溶液中逐滴加入氨水溶液，发生反应 TiCl₄ + 4NH₄OH → TiO₂·nH₂O + 4NH₄Cl + (2 - n)H₂O，得到氢氧化钛沉淀。将沉淀反复悬浮于去离子水中，通过过滤或离心收集，以去除 Cl⁻。
• 水热处理 ：将得到的湿凝胶分为四批。第一批直接在 150°C 的 10M NaOH 溶液中消化 20 小时；其余三批分别在 450°C、500°C 或 600°C 下热处理 3 小时得到 TiO₂ 粉末，再与 10M NaOH 溶液混合，在 150°C 的高压釜中进行 20 小时的水热反应。
• 后续处理 ：处理后的粉末用去离子水和 0.2M HCl 水溶液彻底洗涤，直至洗涤液的 pH 值低于 7 且固体呈白色。然后用去离子水进一步洗涤，在 100°C