以纳米微晶纤维素为模板的酸催化水解法制备球形介孔 TiO2

doi:10.3724/SP.J.1088.2011.10864

催化学报 ›› 2012, Vol. 33 ›› Issue (2): 342-347.DOI: 10.3724/SP.J.1088.2011.10864

以纳米微晶纤维素为模板的酸催化水解法制备球形介孔 TiO₂

李伟, 赵莹, 刘守新*

东北林业大学生物质材料教育部重点实验室, 黑龙江哈尔滨 150040

收稿日期:2011-08-27 修回日期:2011-10-20 出版日期:2012-02-20 发布日期:2015-07-27

Mesoporous TiO₂ Spheres Prepared by an Acid Catalyzed Hydrolysis Method Using Nanocrystalline Cellulose as Template

LI Wei, ZHAO Ying, LIU Shouxin*

Key Laboratory of Bio-based Material Science and Technology of Ministry of Education, Northeast Forestry University, Harbin 150040, Heilongjiang, China

Received:2011-08-27 Revised:2011-10-20 Online:2012-02-20 Published:2015-07-27

摘要/Abstract

摘要： 以纳米微晶纤维素 (NCC) 为模板剂, 采用酸催化水解法制备了球形介孔 TiO₂ (SP-TiO₂). 并采用扫描电镜、透射电镜、X 射线衍射、紫外-可见漫反射光谱和低温 N2 吸附-脱附等手段对其进行了表征. 结果表明, 所制 SP-TiO2 为直径 100~200 nm 的规整球形颗粒, 单个球形颗粒由粒径为 10~20 nm 的 TiO2 小晶粒组成. 其介孔孔径为 8.2~13.5 nm, 且随焙烧温度的升高而增大. NCC 长链结构之间羟基键合所形成的狭小空间构成的微反应器, 可有效限制 TiO2 前驱体的生长和团聚, 诱导其晶粒自组装成球形结构, 并抑制由锐钛矿相向金红石相转变. 600 ºC 焙烧的 SP-TiO2 表现出最高的光催化活性, 对苯酚降解率达 89%.

关键词: 球形, 介孔, 二氧化钛, 纳米微晶纤维素, 模板, 水解

Abstract: Mesoporous nanosize TiO₂ spheres (SP-TiO₂) were prepared using natural polymer nanocrystalline cellulose (NCC) as template. Scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, X-ray diffraction, ultraviolet-visible diffuse reflection spectroscopy, and N₂ adsorption-desorption were used for the characterization of the SP-TiO₂ photocatalyst. The results showed that SP-TiO₂ was uniform in size with a diameter of 100–200 nm. SP-TiO₂ was composed of smaller crystal particles (10–20 nm). The average mesoporous pore diameter of SP-TiO₂ was 8.2–13.5 nm, which increased with increasing calcination temperature. A nano-scale reactor that was formed by bonding between the hydroxyl groups of NCC long-chain can inhibit the growth and aggregation of the TiO₂ precursor, promote its self-assembly into spherical structure, and inhibit the phase transformation from anatase to rutile. SP-TiO₂ prepared at 600 ºC exhibited the highest activity with the phenol degradation percentage of 89%.

Key words: sphere, mesopore, titania, nanocrystalline cellulose, template, hydrolysis

李伟, 赵莹, 刘守新. 以纳米微晶纤维素为模板的酸催化水解法制备球形介孔 TiO₂[J]. 催化学报, 2012, 33(2): 342-347.

LI Wei, ZHAO Ying, LIU Shou-Xin. Mesoporous TiO₂ Spheres Prepared by an Acid Catalyzed Hydrolysis Method Using Nanocrystalline Cellulose as Template[J]. Chinese Journal of Catalysis, 2012, 33(2): 342-347.

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以纳米微晶纤维素为模板的酸催化水解法制备球形介孔 TiO₂

Mesoporous TiO₂ Spheres Prepared by an Acid Catalyzed Hydrolysis Method Using Nanocrystalline Cellulose as Template

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