鈦酸四丁酯bi制備二氧化鈦納米微粒的研究

鈦酸四丁酯bi制備二氧化鈦納米微粒的研究

氧化鈦納米顆粒的熒光和共振散射效應(yīng)納米二氧化鈦是一種重要的有機化合物。它對紫外線具有較強的吸收和散射能力,在化妝品、涂料等領(lǐng)域有廣泛用途;由于它具有較高的光催化活性且對環(huán)境污染甚少,將在廢水處理、空氣凈化、抗菌等方面有廣闊的應(yīng)用前景。近年來的研究表明,有些金屬(如銀、金)、半導(dǎo)體(如硫化鎘)以及締合物等納米微粒不僅存在熒光效應(yīng)也存在共振散射效應(yīng)并獲得應(yīng)用。二氧化鈦納米微粒的紫外可見、紅外、拉曼光譜等已有研究,但其熒光和共振散射效應(yīng)及其相互關(guān)系尚未見報道。本文考察了兩種前驅(qū)體對納米二氧化鈦光譜特性的影響及其熒光和共振散射之間的關(guān)系,這為進一步探究納米二氧化鈦光催化機理和應(yīng)用提供了一條新的途徑。1實驗部分1.1同步散射光譜島津RF-540型熒光分光光度計(日本島津公司),采用同步掃描(即激發(fā)波長λex等于發(fā)射波長λem)獲得同步(瑞利)散射光譜。FR-1型聚四氟乙烯全密封增壓微波反應(yīng)罐,LG電腦微波爐(800W,2450Hz,廣東順德)。1.2硫酸鈦溶液的制備鈦酸四丁酯(TBTi)溶液(5.76×10-2mol·L-1):取1.0mLTBTi(化學(xué)純),加入0.5mL三乙醇胺(分析純),置于干燥燒杯中,用無水乙醇(分析純)溶解后轉(zhuǎn)入50mL容量瓶,定容,備用。硫酸鈦溶液(3.0×10-2mol·L-1):將0.36g硫酸鈦固體溶于10mL水中,用無水乙醇定容至50mL,備用;聚乙二醇(PEG)600-20000系列溶液。1.3微波反應(yīng)罐法準(zhǔn)確移取一定濃度的TBTi溶液(或硫酸鈦)和一定量的水于10mL比色管中,用無水乙醇定容至10mL,搖勻,轉(zhuǎn)移至增壓微波反應(yīng)罐中,擰緊罐蓋,將反應(yīng)罐放入微波爐中,調(diào)節(jié)輻射功率為800W和時間3min,微波結(jié)束后,取出反應(yīng)罐,流水冷卻后進行測試。2結(jié)果與討論2.1改變發(fā)射峰的情況,加強指標(biāo)設(shè)計以不同λex,進行激發(fā),掃描200～700nm獲得其熒光(發(fā)射)光譜。圖1表明,TBTi制備的液相二氧化鈦納米微粒在360,400和470nm處有三個不隨激發(fā)波長改變而改變的發(fā)射峰。由熒光的定義可得,這三個峰屬于熒光峰。由熒光分析定量公式知,470nm峰與光源在此波長處有極大發(fā)射有關(guān)。當(dāng)λex在600～680nm時,熒光峰能與散射峰分開,熒光強度隨著激發(fā)波長的增加而降低,但在470nm處的熒光強度會隨之減小,直至消失。以硫酸鈦為前驅(qū)體制備的二氧化鈦納米微粒的熒光(發(fā)射)光譜如圖2。其瑞利散射峰和1/2分頻散射峰對其熒光峰有影響,但峰位未發(fā)生變化。當(dāng)λex在600～680nm時,出現(xiàn)更強的瑞利散射峰和1/2分頻散射峰,400nm處的熒光峰隨著激發(fā)波長的增加強度減小。2.2共振散射峰的變化以TBTi制備的二氧化鈦納米微粒在320和470nm處有兩個同步散射峰(見圖3)。根據(jù)文獻知,320nm峰為二氧化鈦納米微粒共振散射效應(yīng)產(chǎn)生的共振散射峰;470nm峰主要為光源所致的同步散射峰。當(dāng)二氧化鈦納米微粒濃度較高時,共振散射峰發(fā)生紅移且強度增大。這與二氧化鈦納米微粒因濃度較高而發(fā)生二次或多次散射有關(guān)。圖4系以硫酸鈦為前驅(qū)體制備二氧化鈦納米微粒的共振散射光譜,它在340nm有一共振散射峰,在470nm處有一同步散射峰。當(dāng)二氧化鈦納米微粒濃度較高時,該共振散射峰存在紅移現(xiàn)象。2.3tbti濃度對紅酵母蝦幼蝦生長的影響在三乙醇胺-乙醇條件下,TBTi較穩(wěn)定,加入水后緩慢水解。由圖5知,水用量對F400nm和I320nm的影響一致。隨著水用量增加F400nm和I320nm增大;當(dāng)水的用量繼續(xù)增大時,TBTi作用完全,水僅起到稀釋膠體的作用,故F400nm和I320nm均降低。隨著TBTi濃度的增加,F400nm和I320nm迅速增大(見圖6);但當(dāng)增加到一定值時,膠體會因為濃度過大而發(fā)生團聚現(xiàn)象。本實驗選用2.88×10-3mol·L-1TBTi。2.4微波功率的影響調(diào)節(jié)微波爐的功率,由160至800W,考察熒光及共振散射強度隨微波強度的變化。結(jié)果表明,當(dāng)微波功率為800W時,熒光及共振散射強度最大。即800W為反應(yīng)的最佳功率。當(dāng)微波時間達(dá)到3min時,反應(yīng)基本完全,熒光和共振散射強度并沒有因為增加反應(yīng)時間的增長而繼續(xù)增大。因此,選擇反應(yīng)時間為3min。2.5熒光和共振散射強度的線性方程二氧化鈦納米微粒的濃度(以TBTi濃度計算,2.88×10-3mol·L-1TBTi-6mLH2O,800W微波3min制得)在2.88×10-5～1.152×10-3mol·L-1范圍內(nèi),二氧化鈦納米微粒濃度分別與熒光和共振散射強度成良好的線性關(guān)系,它們的線性方程分別為I320nm=5..17×104+2.6107c,F400nm=4.20×104+2.0174c,相關(guān)系數(shù)為0.9917和0.9935。F400nm和I320nm之間存在著良好的線性關(guān)系,線性方程為F400nm=0.81+0.070I320nm,相關(guān)系數(shù)為0.9997。著說明二者存在相互聯(lián)系。3納米二氧化鈦的熒光效應(yīng)納米二氧化鈦