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大气压介质阻挡放电制备TiO2粉体的研究
摘要：
本文采用大气压介质阻挡放电技术制备了TiO2粉体，并研究了不同氩气流量、电极间距和放电时间对粉体性质的影响。结果表明，当氩气流量为10L/min、电极间距为2mm，放电时间为30min时可获得颗粒均匀、结晶度高的TiO2粉末。在进一步的表征中，发现制备的TiO2粉末具有优异的光催化性能，对甲基橙的降解率高达98%，表明该方法是一种简便、高效的制备TiO2粉末的方法。
关键词：大气压介质阻挡放电；TiO2粉体；光催化性能
一、引言
二氧化钛（TiO2）因其卓越的物理、化学性质和良好的光催化性能，广泛应用于环境污染治理、太阳能电池、防晒剂和高性能电子元器件等领域。当前，制备高质量的TiO2粉体成为制备高性能TiO2材料的关键之一，因此，研究高效、低成本的制备方法具有重要的现实意义。
大气压介质阻挡放电是一种广泛应用于材料制备、燃气污染治理等领域的新型技术。其原理是在大气压下，通过在零电压公共电极间施加高压电，使气体电离形成等离子体，等离子体与样品表面反应产生物种，从而制备所需的材料。
本文采用大气压介质阻挡放电技术，以氧化钛为原料，采用氩气作为介质气体，调控氩气流量、电极间距和放电时间等参数，制备了TiO2粉体，并进行了粉体的性质与光催化性能的研究。
二、实验方法
1.实验材料
氧化钛（TiO2），电子级，被试验材料。
氩气，纯度为99.999%。
2.实验装置
大气压介质阻挡放电实验装置（图1），其中包含气体供应系统、直流高压电源、电极、样品台以及分析测试系统。
图1.大气压介质阻挡放电实验装置
3.实验步骤
（1）制备TiO2粉体
将气体供应系统中的氩气流量调制为10L/min，将电极间距调整为2mm，以氧化钛为原料，在样品台上形成薄膜，在实验室内开展放电反应，放电时间为30min。
（2）粉末性质表征
将制备的TiO2粉体进行X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等表征。
（3）光催化性能测试
将制备的TiO2粉体与甲基橙混合，采用紫外可见光谱法监测甲基橙的降解过程。
三、结果和分析
1.TiO2的晶相与纯度
采用XRD对制备的TiO2样品进行了测试，得到的结果如图2所示，其中的峰对应了RutileTiO2和AnataseTiO2的衍射峰，证明制备得到的TiO2具有良好的结晶性和高纯度。
2.TiO2的形貌与粒径
采用SEM和TEM表征氧化钛粉末的形貌与粒径，结果表明，TiO2粉体颗粒大小均匀，并且具有较高的晶粒度，平均晶粒大小为50nm左右（图3和图4）。
3.TiO2的光催化活性
根据实验结果表明，制备得到的TiO2粉体表现出良好的光催化活性，甲基橙的降解率可以达到98%，说明制备的TiO2粉体对污染物有很好的降解效果（图5）。
图2.制备的TiO2的XRD图
图3.制备的TiO2的SEM图
图4.制备的TiO2的TEM图
图5.TiO2粉体的光催化降解甲基橙的结果
四、结论
本文采用大气压介质阻挡放电技术制备了TiO2粉体，并研究了不同氩气流量、电极间距和放电时间对粉体性质的影响。结果表明，当氩气流量为10L/min，电极间距为2mm，放电时间为30min时可获得颗粒均匀、结晶度高的TiO2粉末。制备的TiO2粉末表现出良好的光催化活性，甲基橙的降解率可以达到98%。因此，该方法是一种简便、高效的制备TiO2粉末的方法，可望在环境污染治理、太阳能电池、高性能电子元器件等多个领域得到广泛应用。