溶膠凝膠法製備二氧化鈦與其催化性質的分析

Tiatnium Dioxide: from Sol-gel Preparation to Catalytic Analysis

洪伯瑜(Bo-Yu Hong) ； 邱振銘(Chen-Ming Chiu) ； 曾崇明(Chong-Ming Tseng) ； 蘇昭瑾(Chaochin Su)

《化學》 61卷3期 (2003/09) Pp. 445-454

https://doi.org/10.6623/chem.2003046

摘要

二氧化鈦的製備方法、條件及前驅物的選擇影響其光催化活性。本研究利用具有較高立體障礙的四丁基氧化鈦為前驅物，以溶膠提法製備奈米級微結晶二氧化鈦，並利用動態光散射儀(DLS)、穿隧式電子顯微鏡(TEM)、化學分析電子能譜儀(ESCA)、比表面積測試(BET-surface area analysis)及X-光散射儀(XRD)分析二氧化鈦的性質及形貌。結果發現，煅燒溫度對二氧化鈦的結晶形態、比表面積及光催化性質有顯著的影響。煅燒前二氧化鈦之主要晶型為銳鈦礦相(anatase)，當煅燒溫度違500℃以上時結晶型態轉為銳鈦礦相與金紅石相(rutile)共存的情形。比表面積測試發現二氧化鈦的比表面積隨煅燒溫度的上昇而逐漸下降，這是因為二氧化鈦在熱處理後會互相燒結。在催化實驗方面，我們發現自製的對水楊酸的光氧化反應或是雙(2-聯砒啶)二硫的光還原反應均有良好的催化活性，道些結果亦與商業用的Degussa P-25比較。

關鍵字

二氧化鈦 ； 光觸媒 ； 溶膠-凝膠法 ； 水楊酸 ； 2-聯砒啶 ； 二硫醇砒啶

並列摘要

Nanometer-sized titanium oxides (TiO_2) were synthesized by the sol-gel technique using highly steric titanium n-butoxide (Ti(OBu)_4) as the Ti-precursor and characterized by dynamic light scattering (DLS), transmission electron microscopy (TEM), electron spectroscopy for chemical analysis (ESCA), BET-surface area analysis and X-ray diffraction (XRD). The calcination temperature (Tc) was found to affect the crystallization behavior, the specific surface area, and the photocatalytic properties of the resultant TiO_2. Anatase was the major phase before calcinations, while a mixture of anatase and rutile was found at T, above 500°C. The specific surface area lost significantly with increase of Tcs indicating the agglomeration of TiO_2 upon thermal treatment. The catalytic effect has been verified on self-prepared TiO_2 which showed good activity on both photooxidation of salicylic acid and photoreduction of disulfide. The results were also compared to that from the commercial Degussa P25.

並列關鍵字

Tatanium oxide ； photocatalyst ； sol-gel technique ； salicylic acid ； bis (2-dipyridyl) disulfide ； 2-mercaptopyridine