利用溶膠凝膠法製備碳修飾二氧化鈦材料及其特性鑑定

Preparation and Characterization of Carbon-Modified TiO2 Materials by Sol-Gel Method

吳庭芳(Ting-Fang Wu)

指導教授 ： 董瑞安

國立清華大學/原子科學院/生醫工程與環境科學系/碩士(2009年)

https://doi.org/10.6843/NTHU.2009.00779

摘要

溶膠凝膠法為製備奈米級二氧化鈦結構材料常用之方法，經由碳源的添加，在氮氣狀態下鍛燒，即可製作出碳-二氧化鈦奈米材料。部分研究發現不同實驗參數影響溶膠凝膠法製作之產物，本研究的主要目的在於探討溶膠凝膠法製備方法中幾個重要的參數，包含靜置與熟化時間，以及鍛燒溫度等對碳-二氧化鈦微結構與光催化特性的影響，研究中選用四異丙氧基鈦與三共聚高分子P123作為二氧化鈦與碳之前驅物，調控溶膠凝膠法中靜置與熟化時間在六小時到七天之間，並添加1至3克之三共聚高分子，於酸性環境下反應，並經300-900 C的鍛燒形成碳-二氧化鈦奈米顆粒。。碳-二氧化鈦奈米顆粒在不同靜置與熟化時間條件下，其形態在鍛燒溫度700 C下皆為銳鈦礦，提升鍛燒溫度到900 C會產生些許金紅石相，添加3克P123作為碳源對二氧化鈦晶相轉換的抑制效果最佳。此外，碳-二氧化鈦與純二氧化鈦之奈米材料顆粒大小約為10與16 nm。溶膠凝膠法的生成產物隨著靜置或熟化時間的增加，比表面積與表面官能基也有些微的增加，但是變化並不明顯。利用X光吸收光譜儀分析碳-二氧化鈦奈米材料，發現sp2與sp3碳鍵結軌域，鈦原子EXAFS分析中也發現，碳-二氧化鈦材料隨著鍛燒溫度提升，特性波峰往較高能量移動，顯示晶相隨著時間的增加而轉換。電子順磁共振光譜儀分析光催反應下溶膠凝膠法生成之產物，發現在紫外光照射環境中，碳-二氧化鈦奈米材料表面產生三價鈦離子與帶負電之氧自由基。碳-二氧化鈦奈米材料吸附有機污染染物之能力，也遠高於二氧化鈦奈米材料。

關鍵字

碳修飾二氧化鈦 ； 溶膠凝膠法

參考文獻

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