两步水热法制备高温稳定TiO2-SiO2复合粉体的光催化研究

"高温稳定TiO2-SiO2复合粉体的两步水热法制备 (2009年)，华南理工大学学报(自然科学版)，方培育，吴建青" 这篇2009年的论文主要介绍了通过两步水热法制备高温稳定的TiO2-SiO2复合粉体的方法，并探讨了这种复合粉体的特性及其在光催化领域的应用潜力。作者以钛酸丁酯和硅酸乙酯为起始原料，通过精心设计的两步水热反应过程，成功制备出粒径在10-30纳米之间且分布均匀的复合粉体。 首先，实验过程中利用动态光散射粒度分析仪对粉体进行粒度表征，结果显示复合粉体的颗粒尺寸适中，分散性良好，这有助于提高粉体的光催化效率。接着，差示扫描量热仪（DSC）的分析表明，SiO2的添加显著提高了TiO2的热稳定性，这意味着在高温环境下，TiO2的相变被延迟或抑制，有利于保持其锐钛矿型结构，从而维持其光催化活性。 通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）和透射电子显微镜（TEM）以及X射线衍射仪（XRD）的进一步分析，研究人员发现复合粉体中SiO2的含量直接影响锐钛矿型TiO2的高温稳定性。当TiO2/SiO2摩尔比为1:1时，复合粉体在1200℃处理2小时后仍能保持锐钛矿晶型，这表明SiO2对TiO2的晶型稳定性有积极影响。 红外光谱分析揭示，在800℃处理2小时前后，复合粉体中并未检测到Ti-O-Si键的存在，这可能意味着在合成过程中，TiO2和SiO2并未形成化学键合，而是以物理混合的方式存在，保持各自的独立性，有利于保持TiO2的光催化活性。 在光催化性能测试中，未经过热处理的复合粉体显示出与商品化的P25 TiO2粉体相似的光催化性能。而经过800℃和1000℃热处理2小时后的复合粉体，其光催化性能保持良好，优于相应条件下处理的P25 TiO2。然而，当复合粉体在1200℃处理2小时后，其光催化活性显著降低。 该研究成功开发了一种两步水热法制备高温稳定的TiO2-SiO2复合粉体的方法，这种粉体在高温下表现出良好的热稳定性和光催化活性，对于优化光催化材料的性能和拓展其在环境净化、能源转换等领域的应用具有重要意义。同时，这种合成策略也为探索其他金属氧化物复合材料提供了新的思路。