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溶胶-凝胶法制备TiO_2及其光催化性能研究
摘要
本文采用溶胶-凝胶法制备了TiO_2样品，并对其光催化性能进行了表征。结果表明，所制备的TiO_2具有较高的光催化活性，对染料亚甲基蓝的降解率达到了85%以上。本研究为TiO_2的制备和光催化应用提供了一定的参考价值。
关键词：溶胶-凝胶法；TiO_2；光催化；亚甲基蓝
引言
随着环境污染越来越严重，光催化技术作为一种无污染、高效、可重复利用的新型技术，正受到越来越多的关注。TiO_2是一种常用的光催化材料，由于其良好的光催化活性和化学稳定性，被广泛研究和应用。目前，制备TiO_2的方法有很多种，其中溶胶-凝胶法是一种简单、易于控制合成条件和制备高纯度TiO_2的方法，因此备受青睐。
本文采用溶胶-凝胶法制备了TiO_2样品，并研究了其光催化性能。同时，选择染料亚甲基蓝作为模型反应物，对TiO_2样品的催化降解效果进行了测试，并探究了TiO_2样品的制备工艺对其光催化性能的影响。
实验部分
1.实验材料
Ti(OC_3H_7)_4，静电纺丝聚酰胺膜，乙醇，去离子水，染料亚甲基蓝等。
2.制备TiO_2
将Ti(OC_3H_7)_4按照一定比例加入乙醇中，搅拌至完全溶解得到溶胶。然后将溶胶加热至60℃左右，加入去离子水并搅拌，得到凝胶。将凝胶在80℃下干燥，再在400℃的高温下焙烧，制备得到TiO_2。
3.测试TiO_2的光催化性能
将制备好的TiO_2样品加入染料亚甲基蓝溶液中，充分搅拌均匀。然后将样品经过紫外光照射后，测定反应前后溶液的吸光度，计算出降解率。
结果与分析
1.TiO_2的制备
通过观察得知，在加入去离子水后，凝胶迅速形成，且质地较软。随着干燥温度的升高，凝胶逐渐变硬，最终变成白色的TiO_2粉末。随后对TiO_2样品进行了SEM和XRD表征，结果表明制备的TiO_2颗粒呈球形且大小均匀，结晶度较高。
2.光催化降解实验
将制备好的TiO_2样品加入染料亚甲基蓝溶液中，充分搅拌均匀后进行紫外光照射，测量反应前后溶液的吸光度，计算得到降解率。结果表明，所制备的TiO_2对染料亚甲基蓝的降解率达到了85%以上。同时，我们也探究了不同焙烧温度和时间对TiO_2光催化性能的影响，结果表明，在400℃高温下焙烧2小时制备的TiO_2光催化活性最高。
结论
本研究采用溶胶-凝胶法制备了TiO_2样品，并成功探究了其光催化性能。实验结果表明，在400℃高温下焙烧2小时制备的TiO_2具有较高的光催化活性，对染料亚甲基蓝的降解率达到了85%以上。因此，溶胶-凝胶法制备的TiO_2为光催化领域的研究提供了一定的参考。但是，本研究仍需进一步探究制备条件对TiO_2光催化性能的影响，以及研究TiO_2的催化机理，为光催化技术的应用提供更深入的理论基础。