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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 化学化工区 » 催化 » 催化剂制备 » 郁闷哪！请教溶胶－凝胶制备TiO2的问题
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wanghaiqiang

捐助贵宾 (小有名气)

[交流] 郁闷哪！请教溶胶－凝胶制备TiO2的问题

采用溶胶－凝胶制备二氧化钛已经有两年时间，还摸不清关键所在，真是郁闷。望各位高手不要见笑，本人环境工程，对于催化剂制备只是略知皮毛。
去年用“上海××化工厂”的钛酸正丁酯，一直得不到催化性能较好的催化剂，后来换用“国药”的试剂后，基本能制备得到性能较好的光催化剂，但是有时候非常的让人捉摸不定。
我采用的配方成分为：钛酸正丁酯，醋酸，酒精，水； 基本比例为钛酸比7，钛水比6，钛醇比10，制备过程是将钛酸正丁酯溶液在搅拌的情况下滴加到水溶液中，得到稳定溶胶。再将溶胶静置一天后使用。灼烧采用程序升温，450度灼烧1小时。
前段时间制备了十个样品，居然发现其中有四个效果较好，6个很差。虽然十个样品的配方略有差异，但是不应该造成如此巨大的效果差异，灼烧温度、时间以及其他后续流程都非常一致（这批样品是在两天制备完的，其中第二天的三个都很好）。而且XRD的分析结果是10个样品的粒径基本一致（14－16nm），都为锐钛型，用JADE分析结晶度也没有差异，谱线基本重叠，郁闷啊！
仔细分析制备过程，怀疑钛酸正丁酯醇解时间可能不够，延长了钛酸正丁酯的醇解时间，晚加抑制剂，发现效果依然差。
又怀疑试剂进杂质，新开了三瓶钛酸正丁酯，与旧的进行平行实验，发现这次居然都效果比较差。
现在真的有点摸不到头脑了，到底哪里出了问题？？？
朝闻道夕死足矣，请各位得道高人多多指教，不胜感激啊

[ Last edited by daiqiguang on 2007-5-8 at 16:03 ]
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1楼 2007-01-30 00:20:25
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美玉之国

铁杆木虫 (正式写手)

树化玉虫

我的建议，楼主看如何

★
daiqiguang(金币+1):谢谢
楼主提到了“钛酸正丁酯溶液在搅拌的情况下滴加到水溶液中”，是不是水的原因，比如水的电导率不同，抑或是水溶液性质的不同。制备过程中有很多细节，一个没注意，结果就不一样。
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在努力中享受快乐！
2楼2007-01-30 08:22:42
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liuzy73

木虫 (正式写手)
★ ★
daiqiguang(金币+2):谢谢讨论
我估计，除了水的问题，室温和气压也要考虑一下，所以每天我们做实验都要记录温度、湿度和大气压力。另外，成胶的温度、搅拌速度都有影响，不知道楼主是怎么控制这两点的。还有一个问题，就是你说的好样品，如果重做的话，能够重复吗？要是重复不了，就是还有条件没有掌握，当你做很多样品时，出现好的样品是偶然中的必然，而当只作一个样品时，则会出现很多偶然。祝好运。
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3楼2007-01-30 08:44:47
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wanghaiqiang

捐助贵宾 (小有名气)
★ ★
rabbit7708(金币+2):描述很详细，思路很清晰，再加你两个！：）
非常感谢！
水的问题感觉不太象，因为重复验证时，已经考虑到此问题，因此在比较不同几瓶钛酸正丁酯时，已经将所有的可能有污染的移液管、滴管、烧杯等全部换新，去离子水为娃哈哈的，直接用洁净烧杯去接的。戴安离子色谱的维修人员，以前都建议我们用娃哈哈的去离子水配离子色谱的溶液，所以我感觉水的电导率应该不是其中的影响因素。
对于溶胶形成的温度以及气压等，我倒是没有考虑很多。因为在溶胶配方中抑制剂－醋酸的比例还是相当大的，个人认为还是足以控制钛酸正丁酯的反应速度。而且事实上在不同的天气情况（春天、夏天、冬天等），我都制备出效果好的催化剂，当然其中也有不好的。
还有搅拌速度和滴加速度，我也没有严格控制，只是按照平时的常规来做，因为钛酸正丁酯的水解速度是控制的，所以也没有特别在意搅拌速度和滴加速度。呵呵，刚开始也很怕这个问题，搅拌开到最大速，滴加用蠕动泵严格控速，但是后来发现，影响不大。
事实上，我感觉之所以这些因素会最终导致催化效果的差异，是因为他们影响了TiO2的结晶度、最终粒径、晶型以及比表面大小等。
现在让我最恐怖的是XRD分析的10个样品数据差异很小，结晶度、粒径（14－16nm）、晶型都一样,xrd谱图基本重合；TEM的结果，粒径也是在10nm左右，晶体发育尚可，比Degussa P25可能要差；部分101晶面上有发育不全的状况（HR-TEM）；BET这次没做，再做估计老板会杀我，根据自己的经验估计，应该在90－110m2/g。
不知道原因啊！
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4楼2007-01-30 09:16:11
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majiang

银虫 (小有名气)
★
rabbit7708(金币+1):谢谢应助！辛苦了！：）
个人觉得是钛酸醇水的比例没有协调好，建议楼主从这方面考虑。我们实验室也是搞这方面的，效果不错啊
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5楼2007-01-30 10:03:20
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majun04

木虫 (著名写手)

majun
★
rabbit7708(金币+1):谢谢应助！：）
可以先把钛酸四丁酯搅拌滴加到无水乙醇中,搅拌过程中向其中滴加醋酸溶液.
形成溶胶后可以搅拌老化的.
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乐观、执着、勤奋
6楼2007-01-30 10:19:09
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jacken

金虫 (正式写手)

Being 催化专家......
★
rabbit7708(金币+1):谢谢参与讨论！：）
估计是比表面的问题，效果差的样品可能比表面低。
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Being催化专家......
7楼2007-01-30 11:06:13
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zhangwengui330

荣誉版主 (职业作家)

优秀版主
★ ★ ★ ★
rabbit7708(金币+4):谢谢详细应助，辛苦辛苦真辛苦！：）
楼主是用反应评价你的催化剂的好坏吧
既然制备出的样品结晶度、最终粒径、晶型以及比表面大小都差不多,那么制备这块应该是差不多没问题了,至少宏观物理特征差不多.
而反应为什么相差很大,应该是表面特性的影响,楼主450度焙烧一小时,时间上和温度上都不太够,有机物包裹可能没完全祛除,也不知道楼主反应催化性能测试上是否能保证重现性?加上这些因素就有可能相差比较大了.
再者感觉楼主的配方可以调节下,个人感觉水比醇多,用醋酸都不是很好,水比醇多的话介电常数变化不会太明显(这对成胶影响明显),而且水解速度也会相对快了点,用醋酸焙烧不容易祛除,不过楼主也是考虑到酸解的速度,这样的话楼主可以用强酸稀溶液,比如盐酸.
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8楼2007-01-30 13:49:51
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dicmi

铜虫 (小有名气)
★
rabbit7708(金币+1):春节快乐，不好意思，一直没有给您加分，没看到您的回复，工作失误呀，请多多原谅，辛苦了，谢谢！：）
恩
关于酸的效果，我觉得用强酸会比较的好
我在做的时候采用的是硝酸

：）
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9楼2007-01-30 17:34:26
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可可西里

木虫之王 (文学泰斗)

甾体者说
★
rabbit7708(金币+1):谢谢讨论！：）
引用回帖:
Originally posted by dicmi at 2007-1-30 05:34 PM:
恩
关于酸的效果，我觉得用强酸会比较的好
我在做的时候采用的是硝酸

：）

可能引入N的掺杂吧
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求助文献下载后，及时评分和EPI。
10楼2007-01-30 20:41:29
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