蓝俊峰
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伍晓锋
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吕康乐
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司玲玲
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邓克俭
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(15)60987-1
TiO2空心微球因具有低密度、高活性、易分离而有利于多次重复使用的优点而广受关注.本文介绍一种无氟制备TiO2空心微球的简单方法——磷钨酸钾(K3PW12O40)模板法.首先，将H3PW12O40和KCl溶液混匀，得到白色牛奶状的K3PW12O40模板(式(1))，然后在磁力搅拌下加入一定量的Ti(SO4)2粉末，加热至大约125oC开始回流.回流8 h后，过滤洗涤.滤饼分散在强NaOH溶液中，原位除去K3PW12O40模板(式(2)).最后，将催化剂洗涤到滤液为中性，干燥后即得到TiO2空心微球.3KCl + H3PW12O40= K3PW12O40ˉ+3HCl (1) K3PW12O40+24NaOH =12Na2WO4+ K3PO4+12 H2O (2) Ti(SO4)2+2H2O = TiO2+2H2SO4(3)我们将所制备的TiO2空心微球，采用X射线衍射、透射电子显微镜、扫描电子显微镜、傅立叶红外光谱、固体粉末漫反射和X射线光电子能谱等进行了表征.采用紫外光催化降解阴离子染料(活性嫣红X3B)来评价催化剂的性能.实验结果显示：(1)所制TiO2空心微球直径在0.5–1.0μm；(2)磷钨酸钾模板剂充当晶核，有利于空心微球的晶化；(3)加入的高浓度硫酸钛，水解产生大量的硫酸，抑制硫酸钛水解，不利于TiO2空心微球的晶化(式(3))；(4)催化剂的活性随着硫酸钛量的增加而先增后降.4 mmol硫酸钛用量的TiO2空心微球具有最高的光催化活性，是TiO2颗粒样品(无磷钨酸钾模板法制备)的2.1倍.用该方法制备的TiO2空心微球活性高可归因于以下主要原因：(1)TiO2空心微球独特的孔结构；(2)良好的晶化程度(TiO2样品晶化度越高，越有利于光生载流子的分离，抑制复合)；(3)样品残余磷钨酸钾模板和TiO2之间存在光生电子转移，有利于空心微球TiO2活性的提高.该法具有操作简单、重复性好、易于批量制备的等优点，有望广泛应用于(光)催化、电化学、分离与纯化以及药物缓释等领域.
关键词:
二氧化钛
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空心微球
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磷钨酸钾
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模板
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降解
