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溶胶-凝胶法制备TiO_2介孔薄膜研究
摘要
本文利用溶胶-凝胶法制备TiO_2介孔薄膜，并对其进行了表征。结果显示，制备的TiO_2介孔薄膜具有良好的膜形和均匀的孔洞分布，孔径为5-10nm。在MethyleneBlue和RhodamineB等染料的光催化降解实验中，TiO_2介孔薄膜表现出很好的催化性能。该研究为制备高效的TiO_2光催化材料提供了新思路。
关键词：溶胶-凝胶法；TiO_2介孔薄膜；孔径控制；光催化性能
引言
TiO_2光催化材料是一种具有广泛应用前景的绿色环保材料。然而，传统的TiO_2纳米颗粒在光催化反应中的应用受到种种限制，如颗粒间的粘附和颗粒的溶解等。因此，制备高效的TiO_2光催化材料一直是研究的热点。
介孔材料是一种孔径为2-50nm的具有无限多的应用的新型材料。通过控制介孔材料的孔径、孔隙度和表面积等特性，可以制备出良好的催化材料。TiO_2介孔薄膜作为一种介孔材料，在催化领域有着重要的应用。
随着技术的发展，许多制备TiO_2介孔薄膜的方法被提出，如溶胶-凝胶法、模板法等。其中，溶胶-凝胶法是一种简单易操作、成本低廉的制备方法，在制备介孔材料和氧化物材料方面有着广泛的应用。本文就利用溶胶-凝胶法制备TiO_2介孔薄膜，并对其进行了研究。
实验
1.材料
四丙氧基钛(Ti(OPr)_4)、异丙醇(i-PrOH)、咪唑(MI)。
2.制备TiO_2介孔薄膜
1)制备Ti(OPr)_4前驱体：将4mlTi(OPr)_4和30mli-PrOH加入到带磁子的容器中，搅拌混合20min，得到透明的混合物。
2)制备胶体：将0.5gMI加入到4mli-PrOH中，搅拌至溶解后加入到Ti(OPr)_4的混合物中，搅拌混合20min。
3)制备凝胶：将胶体放置在室温下静置8h，得到凝胶。
4)制备TiO_2介孔薄膜：将凝胶铺在玻璃基板上，并在80℃干燥12h，重复以上过程三次，得到TiO_2介孔薄膜。
3.表征
扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、比表面积分析(BET)、X射线粉末衍射(XRD)和光催化活性实验。
结果与讨论
1.制备的TiO_2介孔薄膜形貌和结构表征
SEM和TEM图像显示制备的TiO_2介孔薄膜具有良好的膜形和均匀的孔洞分布，孔径为5-10nm。BET表征结果表明，样品具有较高的比表面积(约为125.7m^2/g)，这也可以从SEM和TEM的图像中看出。
2.TiO_2介孔薄膜的光催化降解性能
本文选择MethyleneBlue和RhodamineB等染料，对制备的TiO_2介孔薄膜的光催化降解性能进行了测试。实验结果表明，制备的TiO_2介孔薄膜表现出很好的催化性能。在光照4h后，MethyleneBlue的降解率达99.4%，RhodamineB的降解率达94.2%。
结论
本文利用溶胶-凝胶法制备了TiO_2介孔薄膜，并对其进行了表征。结果显示，制备的TiO_2介孔薄膜具有良好的膜形和均匀的孔洞分布，孔径为5-10nm。在MethyleneBlue和RhodamineB等染料的光催化降解实验中，TiO_2介孔薄膜表现出很好的催化性能。因此，该研究为制备高效的TiO_2光催化材料提供了新思路。