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TiO2气凝胶的光催化研究文献综述

 2020-06-06 11:07:48  

气凝胶是一种结构可控的轻质多空固体材料,具有连续三维网络股价结构,是密度最低的固体。

由于其结构的特殊性,气凝胶具有低密度(可低至0.002 g#8729;cm-3),低热导率(可达到0.001 W#8729;m-1#8729;k-1),高表面积(可高达1100 m 2 #8729;g-1)以及高孔隙率(80%-99.8%)等特点,在热,光,电,声,吸附等方面具有优异结构。

气凝胶的应用及其广阔,可以作为透明隔热材料,声阻抗耦合材料,药物载体,催化剂或催化载体,新型气体过滤器等,是一种极具发展前途的新型纳米功能材料[1]。

凝胶内部的三维网状,有下列四种不同结构类型[2]: 1. 球形质点相互结成串珠状网架,,如TiO2等 2. 板状或棒状质点搭成网架,如V2O5凝胶 3. 线性大分子构成的凝胶,骨架中部分分子链排列成束,构成有序的微晶区,主要包括蛋白质 4. 线性大分子以化学键相联而形成体型结构,硫化橡胶属于此类 1、气凝胶的研究现状 上个世纪30年代初,斯坦福大学的Steven.S.Kistler等[3]首先采用水玻璃最为硅源,并结合类似超临界干燥工艺制备出了:SiO2气凝胶,其所制备的气凝胶比表面积较低(30-300g#8729;cm-3之间),但是由于制备工艺比较复杂,成本较高等原因制约了气凝胶的发展。

最近十几年,气凝胶的种类得到了极大的丰富和发展。

目前无机氧化物气凝胶种类很多,常见的一元气凝胶,比如:SiO2,TiO2,Fe2O3,等;二元气凝胶,如TiO2/ SiO2,Al2O3/ SiO2等;多元气凝胶,如:NiO/La2O3/ Al2O3等[4]。

为了使气凝胶更广泛的应用于生活实际,科研人员对气凝胶的制备及干燥工艺等方面进行了诸多的研究,取得了较大的进展。

Aravind PR等采用常压干燥工艺制备出了高孔容和比表面积的块体TiO2/ SiO2气凝胶,其表观密度为0.34-0.38g#8729;cm-3,孔融为2.36cm-3#8729;g-1,降低了干燥工艺的成本,提高了实际操作的安全性能。

Gao G M等采用油页岩灰作为原料,经流化床常压干燥工艺制备出了SiO2气凝胶,所得气凝胶振实密度为0.078g#8729;cm-3,比表面积为789g#8729;cm-3,孔容为2.77cm3#8729;g-1,增加气凝胶制备的原始材料,提出了新的常压干燥工艺。

冷小威等[5]采用三甲基氯硅烷对TiO2/SiO2复合湿凝胶进行改性,并经常压干燥法制备出了高孔容(4.96cm-3#8729;g-1)和高比表面积(1076m2#8729;g-1)的复合TiO2/SiO2气凝胶,并且所制备的气凝胶在吸附和降解罗丹明B的试验中,表现出了良好的吸附及光催化性能,对常压干燥法制备高比表面积,高孔容等优异性能气凝胶的研究提供了一定的指导方向。

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