背景及概述^[1][2]

四乙醇鈦作為一種重要的催化劑和有機合成中間體，在實驗室及工業(yè)級的有機及無機合成,橡膠,紡織以及涂料等諸多領域有著廣泛的用途。四乙醇鈦最重要的應用在于通過氣相沉積,溶膠-凝膠等各種方法及工藝制備納米金屬氧化物材料。隨著四乙醇鈦廣泛的應用,對于四乙醇鈦的生產也提出了更高的要求。傳統(tǒng)的化學合成方法，主要是以MXn(X為R,H,HR2,OR等)與醇進行醇交換反應制備四乙醇鈦，該類方法由于產率低、步驟多、后處理繁瑣以及純度低等缺點,成為四乙醇鈦大規(guī)模應用的瓶頸.電化學法具有高效、低耗以及綠色無污染等優(yōu)點，已引起了人們廣泛地關注.利用該方法制得的金屬醇鹽純度高、作業(yè)環(huán)境好、污染少以及后處理簡單,是制備金屬醇鹽的一種綠色化學合成方法。

應用^[3]

近年來降解污染物的水處理技術中,使用四乙醇鈦在光催化下能對鹵代烴、有機磷化合物、農藥等進行明顯的去除。這是因為四乙醇鈦催化活性好,化學性質穩(wěn)定。特別是90年代以后,相繼使用光催化、光電催化法來降解水中的有機污染物,使之完全礦化,生成CO2和H2O.光催化以及光電催化法在污水處理及水的深度加工領域均有可觀的實用性和發(fā)展性。但以往的研究多以TiO2顆粒為催化劑。用四乙醇鈦與水在氣相中發(fā)生化學反應,生成的TiO2沉積在基片表面,并且在光照下處理苯酚溶液。

四乙醇鈦光催化機理為:四乙醇鈦與水在氣相中發(fā)生化學反應,生成的TiO2，二氧化鈦作為一種N型半導體催化劑,在水溶液中進行光催化氧化反應,在半導體表面失去電子的主要是水分子;水分子經光照發(fā)生一系列變化,最終生成氧化能力很強的羥基自由基,可以有效地氧化分解苯酚。苯酚的完全降解反應式為C6H5OH+7O2→6CO2+3H2O。

制備^[2]

鈦電極依次經砂紙打磨、丙酮除油和無水乙醇清洗后,用氫氟酸浸蝕,然后再用無水乙醇清洗,并用高純氮吹干.電解前需在30V電壓下活化3min,以擊穿表面氧化層.電解反應在自制的無隔膜電解槽中進行,槽體與槽蓋采用法蘭連接并密封,在槽上端安置冷凝回流管,同時在電解過程中通高純氮以除去剩余空氣,以純鈦為陽極,不銹鋼為陰極,經嚴格除水后的無水乙醇和四乙基溴化銨為電解液,優(yōu)化后的工藝為:電解反應溫度為60℃,電極間距0.6cm,電流密度0.004A/cm2,四乙基溴化銨濃度為62.9×10-4g/mL,電解時間為9h,電解實驗結果顯示,電解過程中槽壓基本穩(wěn)定在6V左右,產物收率接近91%,電流效率為95%,時空產率保持在30%左右。

主要參考資料

[1] 武正簧, 趙君芙, 武正榜, & 李文漪. (1998). 用四乙醇鈦鍍膜在光催化下處理苯酚溶液. 太原理工大學學報(4), 354-355.

[2] 牛令輝, 高明霞, 劉永鋒, 潘洪革, NIULing-hui, & GAOMing-xia, et al. (2014). 納米tio2鋰離子電池負極材料的溶劑熱法制備及其電化學性能. 材料科學與工程學報, 32(6), 853-858.

[3] 朱永法, 張利, 姚文清, & 曹立禮. . 用四氯化鈦醇解法制備二氧化鈦納米粉體的方法.