本發(fā)明屬于新材料技術領域，涉及一種多孔還原態(tài)二氧化鈦晶體材料及其制備方法，具體涉及具有大比表面積、多孔結構及銳鈦礦晶相的Ti³⁺離子表面自摻雜的二氧化鈦晶體材料的制備方法。

背景技術：

二氧化鈦材料具有成本低廉、穩(wěn)定性高以及物理化學性質優(yōu)異等特性，一直被認為是最重要的功能半導體材料之一。目前，二氧化鈦材料已經被廣泛地研究和應用于光催化材料、太陽能電池電極材料、光致超親水材料、電致變色材料以及氣敏材料等(Chem.Rev.，2007，107，2891；Chem.Rev.，2006，106，4428)。還原態(tài)二氧化鈦是指Ti³⁺離子或者氧空穴自摻雜的一類缺陷型二氧化鈦材料。還原態(tài)二氧化鈦通過適當?shù)娜毕菰O計(摻雜量、摻雜質類型、摻雜位置的調節(jié))，可以比本征材料的性能更優(yōu)化，甚至開發(fā)出新的功能應用。目前開發(fā)出的新性能包括可見光光催化、選擇性氣敏、光電子存儲、稀磁半導體、選擇性還原等(Science2011，331，746；Chem.Soc.Rev.，2015，44，1861；RSC Adv.，2014，4，13979)。因此，還原態(tài)二氧化鈦具有重要的研究價值和應用潛力。

還原態(tài)二氧化鈦的多種功能應用中涉及異相表面反應，如光催化、氣敏、光電子存儲等。因此，材料具有大的比表面積往往能夠有利于還原態(tài)二氧化鈦的性能。目前，合成還原態(tài)二氧化鈦的傳統(tǒng)方法主要包括：高能粒子(如激光、電子、氬離子等)轟擊、高溫高壓下氫氣還原、水熱或溶劑熱法等還原或氧化過程(RSC Adv.，2014，4，13979；J.Am.Chem.Soc.2010，132，11856-11857；J.Am.Chem.Soc.2013，135，17831)。這些合成方法往往需要通過高能量的反應過程引入缺陷或者促進材料晶化，因而很難獲得大比表面積的還原態(tài)二氧化鈦。近年來，光化學合成法被成功的應用于合成大比表面積的還原態(tài)二氧化鈦材料。然而，這種合成方法只能合成出無定形的表面還原態(tài)二氧化鈦(Chem.Commun.，2013，49，8217)。與晶體材料相比較，這種無定形的材料在穩(wěn)定性以及電子傳輸性能方面均具有一定的局限性。到目前為止還未有報道合成出具有大比表面積且高度晶化的還原態(tài)二氧化鈦晶體材料。因此，開發(fā)出具有大比表面積的還原態(tài)二氧化鈦晶體材料對于缺陷型功能材料的研究和性能開發(fā)具有重要的意義。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種具有大比表面積的多孔還原態(tài)二氧化鈦晶體材料及其制備方法。

為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種多孔還原態(tài)二氧化鈦晶體材料，其特征在于，其表面摻雜Ti³⁺離子，具有銳鈦礦晶相，比表面積為463～736m²/g。

進一步地，所述的多孔還原態(tài)二氧化鈦晶體材料為多孔結構，孔徑為1～4nm。

進一步地，所述的多孔還原態(tài)二氧化鈦晶體材料的形貌是微米級不規(guī)則粒子。

進一步地，所述的多孔還原態(tài)二氧化鈦晶體材料的光吸收區(qū)間覆蓋紫外光和可見光區(qū)間。

進一步地，所述的多孔還原態(tài)二氧化鈦晶體材料的表面Ti³⁺離子的摻雜量為5.1％～9.4％。

本發(fā)明還提供了上述的多孔還原態(tài)二氧化鈦晶體材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：將鈦乙二醇鹽粉末分散至去離子水中，在不斷攪拌以及外置循環(huán)冷卻水進行冷卻的條件下進行紫外光照處理，得到含有存儲光電子的無定形多孔二氧化鈦的固液混合物；

步驟2：將步驟1得到的含有存儲光電子的無定形多孔二氧化鈦的固液混合物在室溫、密閉條件下避光靜置，離心分離，將所得固體用去離子水清洗后，分散至甲醇水溶液或乙醇水溶液中，進行紫外光照處理，得到多孔還原態(tài)二氧化鈦晶體材料。

優(yōu)選地，所述的鈦乙二醇鹽的分子式為Ti(OCH₂CH₂O)₂，其分散在去離子水中的濃度是20g/L～40g/L。

所述的不斷攪拌以及外置循環(huán)冷卻水進行冷卻的條件是為了保證固液體系混合均勻，以及保證反應體系保持恒定的溫度。

優(yōu)選地，所述的步驟1和2中的紫外光照處理采用125W的管狀高壓汞燈作為光源。

優(yōu)選地，所述的步驟1中的紫外光照處理的時間為4h～8h。

優(yōu)選地，所述的避光靜置時間為2d～40d。整個過程中隔離放置，避免體系被攪拌或者振動。

優(yōu)選地，所述的甲醇水溶液或乙醇水溶液由無水甲醇或無水乙醇和去離子水配置，其中甲醇或乙醇的體積比例含量為30％～50％。

優(yōu)選地，所述的步驟2中的紫外光照處理的時間為0.5h～1h。

由于離心分離并清洗得到的固體不做干燥，不便于準確稱量。優(yōu)選地，所述的甲醇水溶液的用量等同于步驟1中的去離子水用量。

本發(fā)明通過室溫條件下的光電子存儲技術，首次合成出了具有大比表面積的多孔還原態(tài)二氧化鈦晶體材料。本發(fā)明不同于傳統(tǒng)的合成方法，利用溫和的室溫處理過程替代傳統(tǒng)的高能量處理過程來實現(xiàn)材料的晶化和構筑缺陷。本發(fā)明中的合成技術簡單、綠色，適合大規(guī)模生產。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明中利用無定形二氧化鈦表面存儲的光電子，通過室溫下溫和的氧化還原過程促進TiO₆八面體結構單元表面殘留的有機配體脫除?！癙roton coupled electron”的光電子存儲模式進一步增加了結構單元表面的羥基官能團。這些均能有效地促進TiO₆八面體結構單元的face-sharing有序排列，從而實現(xiàn)了室溫條件下的材料晶化，最終獲得多孔還原態(tài)二氧化鈦晶體材料。本發(fā)明所述的合成方法，開辟了沒有熱處理實現(xiàn)材料室溫晶化的新路徑，具有重要參考價值。本發(fā)明所述的多孔還原態(tài)二氧化鈦晶體材料，具有銳鈦礦晶相，463～736m²/g的超大比表面積，光吸收區(qū)間覆蓋紫外光區(qū)和可見光區(qū)，在光催化劑及光電轉化領域將具有重要的應用價值。

附圖說明

圖1為實施例1中的多孔還原態(tài)二氧化鈦晶體材料的X射線衍射圖(與PDF#73-1764標準卡片對照)。

圖2為實施例1中的多孔還原態(tài)二氧化鈦晶體材料的高分辨透射電鏡照片。

圖3為實施例1中的多孔還原態(tài)二氧化鈦晶體材料的電子自旋共振光譜。

圖4為實施例1中的多孔還原態(tài)二氧化鈦晶體材料的氮氣吸附-脫附等溫線譜圖。

圖5為實施例1中的多孔還原態(tài)二氧化鈦晶體材料的孔尺寸分布曲線圖。

圖6為實施例1中的多孔還原態(tài)二氧化鈦晶體材料的紫外可見光區(qū)吸收光譜圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內容之后，本領域技術人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。

本發(fā)明各實施例中使用的鈦乙二醇鹽的制備參考專利CN201010127249.0，具體方法為：在干燥的燒瓶中加入200mL乙二醇，在不斷攪拌條件下加入20mL鈦酸四丁酯，待充分混合均勻后，將反應體系在160℃下加熱2h，自然冷卻至室溫后，將其中的固體離心分離，并用去離子水和無水乙醇分別清洗和離心分離三次，60℃烘干24h后得到的干燥的白色粉末即為鈦乙二醇鹽。

本發(fā)明中，表面Ti³⁺離子的摻雜量的計算公式為：

本發(fā)明中表面Ti³⁺離子的摻雜量的測定方法參考文獻Chem.Commun.，2012，48，9032，具體方法為：

將1g多孔還原態(tài)二氧化鈦晶體材料分散在100mL甲醇水溶液體系(甲醇和水的體積比為1∶1)中，不斷攪拌的條件下向體系中不斷通入氮氣。將已知濃度的硝基苯甲醇溶液(C₆H₅NO₂，61.7mmol/L)慢慢滴加到體系中使其發(fā)生氧化還原反應：C₆H₅NO₂+6Ti³⁺+6H⁺＝C₆H₅NH₂+6Ti⁴⁺+2H₂O。當體系的深藍色褪去的時刻，多孔還原態(tài)二氧化鈦晶體材料中的Ti³⁺離子被完全氧化為Ti⁴⁺離子，通過計算硝基苯甲醇溶液的消耗量，并根據氧化還原反應方程式的化學計量比，即可以計算出多孔還原態(tài)二氧化鈦晶體材料表面Ti³⁺離子的摩爾數(shù)。被硝基苯氧化得到的二氧化鈦晶體材料離心分離后分別用無水乙醇和去離子水清洗2～3次，60℃烘干24h，稱量二氧化鈦的準確質量并計算摩爾數(shù)。最后根據Ti³⁺離子的摻雜量計算公式進行計算。

本發(fā)明中多孔還原態(tài)二氧化鈦晶體材料的多孔結構是通過氮氣吸附脫附測試來表征的(Micromeritics ASAP2010系列全自動物理化學吸附儀)：獲得的表征結果包括氮氣吸附脫附等溫線，BET比表面積以及孔尺寸分布。

實施例1

一種多孔還原態(tài)二氧化鈦晶體材料，其制備方法為：

將3g鈦乙二醇鹽(Ti(OCH₂CH₂O)₂)分散至100mL去離子水中。在不斷攪拌以及外置室溫循環(huán)冷卻水進行冷卻的條件下采用125W的管狀高壓汞燈作為光源進行紫外光照處理4h，得到深藍色的固液混合物(固體為存儲光電子的無定形多孔二氧化鈦)。將所述的固液混合物轉移至燒杯中，并用保鮮膜封口形成密閉條件，在室溫下避光靜置5d。離心分離得到的固體，用去離子水清洗3～5次后分散至100mL由無水甲醇和去離子水配置成的50vol％的甲醇水溶液中。采用125W的管狀高壓汞燈作為光源進行0.5h的紫外光照處理，即得到多孔還原態(tài)二氧化鈦晶體材料，其形貌是微米級不規(guī)則粒子。

如圖1所示，所得的多孔還原態(tài)二氧化鈦晶體材料的X射線衍射圖與PDF#73-1764標準卡片對照一致。結果表明，制備得到的多孔還原態(tài)二氧化鈦晶體材料，具有單一的銳鈦礦晶相，且結晶度良好。

如圖2所示，從高分辨透射電鏡照片中可以看到清晰的晶格條紋。結果表明，制備得到的多孔還原態(tài)二氧化鈦晶體材料結晶度良好，0.35nm的晶格間距對應銳鈦礦相二氧化鈦的(101)晶面，0.24nm的晶格間距對應銳鈦礦相二氧化鈦的(103)晶面，0.19nm的晶格間距對應銳鈦礦相二氧化鈦的(200)晶面。

如圖4所示，制備得到的多孔還原態(tài)二氧化鈦晶體材料為多孔結構，其BET比表面積為689m²/g。

如圖5所示，制備得到的多孔還原態(tài)二氧化鈦晶體的多孔結構中的孔徑分布在1～3nm。

如圖6所示，制備得到的多孔還原態(tài)二氧化鈦晶體材料的光吸收區(qū)間覆蓋紫外光和可見光區(qū)間。

所得的多孔還原態(tài)二氧化鈦晶體材料在室溫條件下以及77K溫度下的電子自旋共振光譜如圖3所示，譜圖的g值為1.947，代表了Ti³⁺離子的特征峰。結果表明，制備得到的多孔還原態(tài)二氧化鈦晶體材料的表面摻雜了Ti³⁺離子，表面Ti³⁺離子的摻雜量為7.0％，光吸收區(qū)間覆蓋紫外光和可見光區(qū)間。

實施例2

一種多孔還原態(tài)二氧化鈦晶體材料，其制備方法為：

將3g鈦乙二醇鹽(Ti(OCH₂CH₂O)₂)分散至100mL去離子水中。在不斷攪拌以及外置室溫循環(huán)冷卻水進行冷卻的條件下采用125W的管狀高壓汞燈作為光源進行紫外光照處理4h，得到深藍色的固液混合物(固體為存儲光電子的無定形多孔二氧化鈦)。將所述的固液混合物轉移至燒杯中，并用保鮮膜封口形成密閉條件，在室溫下避光靜置2d。離心分離得到的固體，用去離子水清洗3～5次后分散至100mL由無水甲醇和去離子水配置成的50vol％的甲醇水溶液中。采用125W的管狀高壓汞燈作為光源進行0.5h的紫外光照處理，即得到多孔還原態(tài)二氧化鈦晶體材料，其形貌是微米級不規(guī)則粒子，具有銳鈦礦晶相，為1～3nm孔徑的多孔結構，BET比表面積為736m²/g，表面摻雜Ti³⁺離子，表面Ti³⁺離子的摻雜量為9.4％，光吸收區(qū)間覆蓋紫外光和可見光區(qū)間。

實施例3

將3g鈦乙二醇鹽(Ti(OCH₂CH₂O)₂)分散至100mL去離子水中。在不斷攪拌以及外置室溫循環(huán)冷卻水進行冷卻的條件下采用125W的管狀高壓汞燈作為光源進行紫外光照處理4h，得到深藍色的固液混合物(固體為存儲光電子的無定形多孔二氧化鈦)。將所述的固液混合物轉移至燒杯中，并用保鮮膜封口形成密閉條件，在室溫下避光靜置40d。離心分離得到的固體，用去離子水清洗3～5次后分散至100mL由無水甲醇和去離子水配置成的50vol％的甲醇水溶液中。經過0.5h的紫外光照處理，即得到多孔還原態(tài)二氧化鈦晶體材料，具有銳鈦礦晶相，1～4nm孔徑的多孔結構，463m²/g的大表面積，表面摻雜Ti³⁺離子，表面Ti³⁺離子的摻雜量為5.1％，光吸收區(qū)間覆蓋紫外光和可見光區(qū)間。

實施例4

將2g鈦乙二醇鹽(Ti(OCH₂CH₂O)₂)分散至100mL去離子水中。在不斷攪拌以及外置室溫循環(huán)冷卻水進行冷卻的條件下采用125W的管狀高壓汞燈作為光源進行紫外光照處理4h，得到深藍色的固液混合物(固體為存儲光電子的無定形多孔二氧化鈦)。將產物轉移至燒杯中，并用保鮮膜封口形成密閉條件，在室溫下避光靜置5d。離心分離得到的固體，用去離子水清洗3～5次后分散至100mL由無水甲醇和去離子水配置成的50vol％的甲醇水溶液中。采用125W的管狀高壓汞燈作為光源進行0.5h的紫外光照處理，即得到多孔還原態(tài)二氧化鈦晶體材料，其形貌是微米級不規(guī)則粒子，具有銳鈦礦晶相，為1～3nm孔徑的多孔結構，BET比表面積為689m²/g，表面摻雜Ti³⁺離子，表面Ti³⁺離子的摻雜量為7.0％，光吸收區(qū)間覆蓋紫外光和可見光區(qū)間。

實施例5

將4g鈦乙二醇鹽(Ti(OCH₂CH₂O)₂)分散至100mL去離子水中。在不斷攪拌以及外置室溫循環(huán)冷卻水進行冷卻的條件下采用125W的管狀高壓汞燈作為光源進行紫外光照處理4h，得到深藍色的固液混合物(固體為存儲光電子的無定形多孔二氧化鈦)。將所述的固液混合物轉移至燒杯中，并用保鮮膜封口形成密閉條件，在室溫下避光靜置5d。離心分離得到的固體，用去離子水清洗3～5次后分散至100mL由無水甲醇和去離子水配置成的50vol％的甲醇水溶液中。采用125W的管狀高壓汞燈作為光源進行0.5h的紫外光照處理，即得到多孔還原態(tài)二氧化鈦晶體材料，其形貌是微米級不規(guī)則粒子，具有銳鈦礦晶相，為1～3nm孔徑的多孔結構，BET比表面積為689m²/g，表面Ti³⁺離子的摻雜量為7.0％，光吸收區(qū)間覆蓋紫外光和可見光區(qū)間。

實施例6

將3g鈦乙二醇鹽(Ti(OCH₂CH₂O)₂)分散至100mL去離子水中。在不斷攪拌以及外置室溫循環(huán)冷卻水進行冷卻的條件下采用125W的管狀高壓汞燈作為光源進行紫外光照處理6h，得到深藍色的固液混合物(固體為存儲光電子的無定形多孔二氧化鈦)。將所述的固液混合物轉移至燒杯中，并用保鮮膜封口形成密閉條件，在室溫下避光靜置5d。離心分離得到的固體，用去離子水清洗3～5次后分散至100mL由無水甲醇和去離子水配置成的50vol％的甲醇水溶液中。采用125W的管狀高壓汞燈作為光源進行0.5h的紫外光照處理，即得到多孔還原態(tài)二氧化鈦晶體材料，其形貌是微米級不規(guī)則粒子，具有銳鈦礦晶相，為1～3nm孔徑的多孔結構，BET比表面積為630m²/g，表面摻雜Ti³⁺離子，表面Ti³⁺離子的摻雜量為6.7％，光吸收區(qū)間覆蓋紫外光和可見光區(qū)間。

實施例7

將3g鈦乙二醇鹽(Ti(OCH₂CH₂O)₂)分散至100mL去離子水中。在不斷攪拌以及外置室溫循環(huán)冷卻水進行冷卻的條件下采用125W的管狀高壓汞燈作為光源進行紫外光照處理8h，得到深藍色的固液混合物(固體為存儲光電子的無定形多孔二氧化鈦)。將所述的固液混合物轉移至燒杯中，并用保鮮膜封口形成密閉條件，在室溫下避光靜置5d。離心分離得到的固體，用去離子水清洗3～5次后分散至100mL由無水甲醇和去離子水配置成的50vol％的甲醇水溶液中。采用125W的管狀高壓汞燈作為光源進行0.5h的紫外光照處理，即得到多孔還原態(tài)二氧化鈦晶體材料，其形貌是微米級不規(guī)則粒子，具有銳鈦礦晶相，為1～3nm孔徑的多孔結構，BET比表面積為630m²/g，表面摻雜Ti³⁺離子，表面Ti³⁺離子的摻雜量為6.7％，光吸收區(qū)間覆蓋紫外光和可見光區(qū)間。

實施例8

將3g鈦乙二醇鹽(Ti(OCH₂CH₂O)₂)分散至100mL去離子水中。在不斷攪拌以及外置室溫循環(huán)冷卻水進行冷卻的條件下采用125W的管狀高壓汞燈作為光源進行紫外光照處理4h，得到深藍色的固液混合物(固體為存儲光電子的無定形多孔二氧化鈦)。將所述的固液混合物轉移至燒杯中，并用保鮮膜封口形成密閉條件，在室溫下避光靜置5d。離心分離得到的固體，用去離子水清洗3～5次后分散至100mL由無水甲醇和去離子水配置成的30vol％的甲醇水溶液中。采用125W的管狀高壓汞燈作為光源進行0.5h的紫外光照處理，即得到多孔還原態(tài)二氧化鈦晶體材料，其形貌是微米級不規(guī)則粒子，具有銳鈦礦晶相，為1～3nm孔徑的多孔結構，BET比表面積為689m²/g，表面摻雜Ti³⁺離子，表面Ti³⁺離子的摻雜量為7.0％，光吸收區(qū)間覆蓋紫外光和可見光區(qū)間。

實施例9

將3g鈦乙二醇鹽(Ti(OCH₂CH₂O)₂)分散至100mL去離子水中。在不斷攪拌以及外置室溫循環(huán)冷卻水進行冷卻的條件下采用125w的管狀高壓汞燈作為光源進行紫外光照處理4h，得到深藍色的固液混合物(固體為存儲光電子的無定形多孔二氧化鈦)。將所述的固液混合物轉移至燒杯中，并用保鮮膜封口形成密閉條件，在室溫下避光靜置5d。離心分離得到的固體，用去離子水清洗3～5次后分散至100mL由無水甲醇和去離子水配置成的40vol％的甲醇水溶液中。采用125W的管狀高壓汞燈作為光源進行0.5h的紫外光照處理，即得到多孔還原態(tài)二氧化鈦晶體材料，其形貌是微米級不規(guī)則粒子，具有銳鈦礦晶相，為1～3nm孔徑的多孔結構，BET比表面積為689m²/g，表面摻雜Ti³⁺離子，表面Ti³⁺離子的摻雜量為7.0％，光吸收區(qū)間覆蓋紫外光和可見光區(qū)間。

實施例10

將3g鈦乙二醇鹽(Ti(OCH₂CH₂O)₂)分散至100mL去離子水中。在不斷攪拌以及外置室溫循環(huán)冷卻水進行冷卻的條件下采用125W的管狀高壓汞燈作為光源進行紫外光照處理4h，得到深藍色的固液混合物(固體為存儲光電子的無定形多孔二氧化鈦)。將所述的固液混合物轉移至燒杯中，并用保鮮膜封口形成密閉條件，在室溫下避光靜置5d。離心分離得到的固體，用去離子水清洗3～5次后分散至100mL由無水乙醇和去離子水配置成的50vol％的乙醇水溶液中。采用125W的管狀高壓汞燈作為光源進行0.5h的紫外光照處理，即得到多孔還原態(tài)二氧化鈦晶體材料，其形貌是微米級不規(guī)則粒子，具有銳鈦礦晶相，為1～3nm孔徑的多孔結構，BET比表面積為689m²/g，表面摻雜Ti³⁺離子，表面Ti³⁺離子的摻雜量為7.1％，光吸收區(qū)間覆蓋紫外光和可見光區(qū)間。

實施例11

將3g鈦乙二醇鹽(Ti(OCH₂CH₂O)₂)分散至100mL去離子水中。在不斷攪拌以及外置室溫循環(huán)冷卻水進行冷卻的條件下采用125W的管狀高壓汞燈作為光源進行紫外光照處理4h，得到深藍色的固液混合物(固體為存儲光電子的無定形多孔二氧化鈦)。將所述的固液混合物轉移至燒杯中，并用保鮮膜封口形成密閉條件，在室溫下避光靜置5d。離心分離得到的固體，用去離子水清洗3～5次后分散至100mL由無水乙醇和去離子水配置成的50vol％的乙醇水溶液中。采用125W的管狀高壓汞燈作為光源進行1h的紫外光照處理，即得到多孔還原態(tài)二氧化鈦晶體材料，其形貌是微米級不規(guī)則粒子，具有銳鈦礦晶相，為1～3nm孔徑的多孔結構，BET比表面積為689m²/g，表面摻雜Ti³⁺離子，表面Ti³⁺離子的摻雜量為7.1％，光吸收區(qū)間覆蓋紫外光和可見光區(qū)間。

對比例1

將3g鈦乙二醇鹽(Ti(OCH₂CH₂O)₂)分散至100mL去離子水中。在不斷攪拌以及外置室溫循環(huán)冷卻水進行冷卻的條件下采用125W的管狀高壓汞燈作為光源進行紫外光照處理4h，得到深藍色的固液混合物(固體為存儲光電子的無定形多孔二氧化鈦)。向體系中通入氧氣直至固液混合體系完全變?yōu)榘咨?固體為不存儲光電子的無定形二氧化鈦)。將產物轉移至燒杯中，并保鮮膜封口形成密閉條件，在室溫下避光靜置2d。離心分離得到的固體，用去離子水清洗3～5次后分散至100mL由無水乙醇和去離子水配置成的50vol％的乙醇水溶液中。采用125W的管狀高壓汞燈作為光源進行0.5h的紫外光照處理，得到了還原態(tài)無定形多孔二氧化鈦材料。因此，不存儲光電子的體系，室溫靜置2d不能得到多孔還原態(tài)二氧化鈦晶體材料。

對比例2

將3g鈦乙二醇鹽(Ti(OCH₂CH₂O)₂)分散至100mL去離子水中。在不斷攪拌以及外置室溫循環(huán)冷卻水進行冷卻的條件下采用125W的管狀高壓汞燈作為光源進行紫外光照處理4h，得到深藍色的固液混合物(固體為存儲光電子的無定形多孔二氧化鈦)。向體系中通入氧氣直至固液混合體系完全變?yōu)榘咨?固體為不存儲光電子的無定形二氧化鈦)。將產物轉移至燒杯中，并用保鮮膜封口形成密閉條件，在室溫下避光靜置5d。離心分離得到的固體，用去離子水清洗3～5次后分散至100mL由無水乙醇和去離子水配置成的50vol％的乙醇水溶液中。采用125W的管狀高壓汞燈作為光源進行0.5h的紫外光照處理，得到了還原態(tài)無定形多孔二氧化鈦材料。因此，不存儲光電子的體系，室溫靜置5d不能得到多孔還原態(tài)二氧化鈦晶體材料。

對比例3

將3g鈦乙二醇鹽(Ti(OCH₂CH₂O)₂)分散至100mL去離子水中。在不斷攪拌以及外置室溫循環(huán)冷卻水進行冷卻的條件下采用125W的管狀高壓汞燈作為光源進行紫外光照處理4h，得到深藍色的固液混合物(固體為存儲光電子的無定形多孔二氧化鈦)。向體系中通入氧氣直至固液混合體系完全變?yōu)榘咨?固體為不存儲光電子的無定形二氧化鈦)。將產物轉移至燒杯中，并用保鮮膜封口形成密閉條件，在室溫下避光靜置40d。離心分離得到的固體，用去離子水清洗3～5次后分散至100mL由無水乙醇和去離子水配置成的50vol％的乙醇水溶液中。采用125W的管狀高壓汞燈作為光源進行0.5h的紫外光照處理，得到了還原態(tài)無定形多孔二氧化鈦材料。因此，不存儲光電子的體系，室溫靜置40d不能得到多孔還原態(tài)二氧化鈦晶體材料。

對比例4

將3g鈦乙二醇鹽(Ti(OCH₂CH₂O)₂)分散至100mL去離子水中。在不斷攪拌以及外置室溫循環(huán)冷卻水進行冷卻的條件下采用125W的管狀高壓汞燈作為光源進行紫外光照處理4h，得到深藍色的固液混合物(固體為存儲光電子的無定形多孔二氧化鈦)。向體系中通入氧氣直至固液混合體系完全變?yōu)榘咨?固體為不存儲光電子的無定形二氧化鈦)。將白色固體離心分離，用去離子水清洗3～5次后60℃烘干24h。將得到的無定形多孔二氧化鈦粉末300℃煅燒2h，得到了非還原態(tài)的多孔二氧化鈦晶體材料。因此，煅燒處理過程不能得到多孔還原態(tài)二氧化鈦晶體材料。

對比例5

將3g鈦乙二醇鹽(Ti(OCH₂CH₂O)₂)分散至100mL去離子水中。在不斷攪拌以及外置室溫循環(huán)冷卻水進行冷卻的條件下采用125W的管狀高壓汞燈作為光源進行紫外光照處理4h，得到深藍色的固液混合物(固體為存儲光電子的無定形多孔二氧化鈦)。向體系中通入氧氣直至固液混合體系完全變?yōu)榘咨?固體為不存儲光電子的無定形二氧化鈦)。將白色固體離心分離，用去離子水清洗3～5次后60℃烘干24h。將得到的無定形多孔二氧化鈦粉末300℃，真空條件下煅燒2h。得到了多孔還原態(tài)二氧化鈦晶體材料，但比表面積僅有157m²/g，表面Ti³⁺離子的摻雜量非常微量。因此，真空煅燒過程不能得到具有大比表面積的多孔還原態(tài)二氧化鈦晶體材料。