Мезопористые материалы на основе диоксида титана

• Автор: Колесник, Ирина Валерьевна
• Шифр специальности: 02.00.21, 02.00.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 155 с. : ил.

1 Введение.
Оглавление.

2 Обзор литературы

2.1 Свойства ТЮ2

2.1.1 Кристаллическая структура ТЮ2

2.1.2 Термодинамическая стабильность полиморфных модификаций ТЮ2

2.1.3 Полупроводниковые свойства ТЮ2

2.2 Методы синтеза высокодисперсных оксидных материалов с заданной

микроструктурой

2.2.1 Золь-гель процессы

2.2.1.1 Гидролиз алкоголятов металлов
2.2.1.2 Гидролиз неорганических солей и комплексов титана
2.2.2 Кристаллизация аморфных гелей и осадков оксидов титана
2.2.3 Темплатный синтез мезопористых материалов
2.2.4 Роль ПЛВ при синтезе мезопористых материалов
2.2.4.1 Темплатный синтез мезопористого ТЮг
2.2.5 Анодное окисление металлического титана
2.3 Применение ТЮ2
2.3.1 Фотокаталитические свойства диоксида титана
2.3.1.1 Допирование оксида титана как путь управления его фотокаталитической
активностью
2.3.2 Золотосодержащие нанокомпозиты на основе оксида титана
2.4 Постановка задач работы
3 Экспериментальная часть
3.1 Синтез образцов
3.1.1 Синтез мезопористого ТЮ2
3.1.2 Синтез мезопористого ТЮг, допированного катионами Мп+
3.1.3 Термическая обработка
3.1.4 Экстракция темплата этанолом
3.1.5 Синтез мезопористого ТЮ2, допированного азотом
3.1.6 Образец сравнения
3.1.7 Синтез композитов Аи/ТЮг
3.1.7.1 Осаждение из НАиС

3.1.7.2 Синтез аммиачного комплекса золота
3.1.7.3 Осаждение из аммиачного комплекса золота
3.1.7.4 Синтез катализаторов АиР<1 и Аш
3.1.8 Синтез анодного ТЮг
3.2 Методы исследования
3.2.1 Рентгеновская дифракция
3.2.2 Малоугловое рассеяние нейтронов
3.2.3 Малоугловое рассеяние рентгеновского излучения
3.2.4 Дифракция СИ на широких углах
3.2.5 Лазерная корреляционная спектроскопия
3.2.6 Термический анализ
3.2.7 Низкотемпературная адсорбция азота при 77 К
3.2.8 Просвечивающая электронная микроскопия
3.2.9 Растровая электронная микроскопия
3.2.10 Измерение толщины образцов
3.2.11 ' Спектроскопия диффузного отражения в УФ и видимой областях спектров
3.2.12 Инфракрасная спектроскопия
3.2.13 Спектроскопия комбинационного рассеяния
3.2.14 Элементный анализ
3.2.15 Температурно-программируемое восстановление водородом
3.2.16 Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия
3.2.17 Электронный парамагнитный резонанс
3.2.18 Фотокаталитические измерения
3.2.19 Измерение каталитической активности
3.2.20 Исследование газовой проницаемости мембран анодного оксида титана
4 Обсуждение результатов
4.1 Мезопористый оксид титана, полученный темплатным методом синтеза
4.1.1 Мезопористый оксид титана
4.1.2 Мезопористый ТЮг, допированный азотом
4.1.2.1 Микроструктура и состав мезопористого ТЮг, дотированного азотом
4.1.2.2 Оптические свойства мезопористого ТЮг, допированного азотом
4.1.3 Фотокаталитические свойства
4.1.4 Мезопористый ТЮг, допированный Мп+
4.1.4.1 Состав и микроструктура мезопористого ТЮг, допированного Мп+
4.1.4.2 Оптические свойства
4.1.4.3 Фотокаталитические свойства
4.2 Золотосодержащие нанокомпозиты на основе мезопористого ТЮ2
4.2.1 Аммиачный комплекс золота Аи
4.2.2 Исследование изоэлектрической точки носителей
4.2.3 Золотосодержащие композиты
4.2.4 Температурно-программируемое восстановление в водороде
4.2.5 Изучение активности композитов Аи/ТЮг в реакции окисления СО
4.2.6 Изучение активности золотосодержащих композитов в реакции селективного
окисления СО
4.3 Пористый оксид титана, получений анодным окислением
4.3.1 Микроструктура пленок пористого оксида титана
4.3.2 Исследование структуры пленок пористого оксида титана
4.3.3 Фазовый состав и механизм образования пленок пористого оксида титана
4.3.4 Мембраны анодного оксида титана для каталитических применений
4.3.5 Термическая стабильность мембран на основе пористого оксида титана
4.3.6 Фотокаталитические свойства
5 Выводы
6 Список литературы
7 Приложение
8 Приложение

как при гидролизе сульфата титанила происходит подкисление среды, частицы золя заряжены положительно. Молекулы темплата также заряжены положительно. Поэтому в данном случае имеет место механизм самоорганизации мезопористой структуры 8+Х"1+. В качестве отрицательно заряженных ионов могут выступать сульфат- или бромид-анионы.
Нанокристаллический мезопористый оксид титана с очень высокой фотокаталитической активностью и удельной площадью поверхности 120-190 м2/г был получен в работе [54] путем гидролиза изопропилата титана в присутствии Р123 в водно-спиртовой среде (83 об. % воды) (рис.
2.17). Полученные образцы не обладали упорядоченной структурой пор и состояли из наноразмерных кристаллических частиц 3-10 нм, представляющих собой смесь анатаза и брукита.
Особенностью этого синтеза является использование ультразвуковой обработки, что, по мнению авторов, позволило получить нанокристаллический образец при достаточно низких температурах, который имеет более высокую фотокаталитическую активность в реакции окисления «-пентана, чем коммерческий катализатор Р25.
Как видно из литературных данных, с помощью темплатного метода синтеза можно получить мезопористый оксид титана, обладающий высокой удельной площадью поверхности и состоящий из нанокристаллических фаз оксида титана. Материал с такими свойствами является перспективным фотокаталитическим материалом и носителем для катализаторов.
Рис. 2.16. Электронная
микрофотография образца,
полученного в работе [53].
'& « Е

А*-рп*хг«;1| чищЯсч
Е228М-1 СШБМ-г ЗР25
СЗДипо! $атр4с%
Рис. 2.17. Сравнение активности в реакции фотокаталитического окисления н-пентана и микрофотография одного из образцов.