磷钨酸钾模板法制备高活性二氧化钛空心微球

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125 oC开始回流.回流8 h后,过滤洗涤.滤饼分散在强NaO H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=K3PW12O40↓＋3HCl（1）K3PW12O40＋24Na OH=12Na2WO4＋K3PO4＋12 H2O（2）Ti（SO4）2＋2H2O=Ti O2＋2H2SO4（3）我们将所制备的Ti O2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Ti O2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Ti O2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Ti O2空心微球具有最高的光催化活性,是Ti O2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Ti O2空心微球活性高可归因于以下主要原因：（1）Ti O2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Ti O2之间存在光生电子转移,有利于空心微球Ti O2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.