四乙醇钛的应用

背景及概述^[1][2]

四乙醇钛作为一种重要的催化剂和有机合成中间体，在实验室及工业级的有机及无机合成,橡胶,纺织以及涂料等诸多领域有着广泛的用途。四乙醇钛最重要的应用在于通过气相沉积,溶胶-凝胶等各种方法及工艺制备纳米金属氧化物材料。随着四乙醇钛广泛的应用,对于四乙醇钛的生产也提出了更高的要求。传统的化学合成方法，主要是以MXn(X为R,H,HR2,OR等)与醇进行醇交换反应制备四乙醇钛，该类方法由于产率低、步骤多、后处理繁琐以及纯度低等缺点,成为四乙醇钛大规模应用的瓶颈.电化学法具有高效、低耗以及绿色无污染等优点，已引起了人们广泛地关注.利用该方法制得的金属醇盐纯度高、作业环境好、污染少以及后处理简单,是制备金属醇盐的一种绿色化学合成方法。

应用^[3]

近年来降解污染物的水处理技术中,使用四乙醇钛在光催化下能对卤代烃、有机磷化合物、农药等进行明显的去除。这是因为四乙醇钛催化活性好,化学性质稳定。特别是90年代以后,相继使用光催化、光电催化法来降解水中的有机污染物,使之完全矿化,生成CO2和H2O.光催化以及光电催化法在污水处理及水的深度加工领域均有可观的实用性和发展性。但以往的研究多以TiO2颗粒为催化剂。用四乙醇钛与水在气相中发生化学反应,生成的TiO2沉积在基片表面,并且在光照下处理苯酚溶液。

四乙醇钛光催化机理为:四乙醇钛与水在气相中发生化学反应,生成的TiO2，二氧化钛作为一种N型半导体催化剂,在水溶液中进行光催化氧化反应,在半导体表面失去电子的主要是水分子;水分子经光照发生一系列变化,最终生成氧化能力很强的羟基自由基,可以有效地氧化分解苯酚。苯酚的完全降解反应式为C6H5OH+7O2→6CO2+3H2O。

制备^[2]

钛电极依次经砂纸打磨、丙酮除油和无水乙醇清洗后,用氢氟酸浸蚀,然后再用无水乙醇清洗,并用高纯氮吹干.电解前需在30V电压下活化3min,以击穿表面氧化层.电解反应在自制的无隔膜电解槽中进行,槽体与槽盖采用法兰连接并密封,在槽上端安置冷凝回流管,同时在电解过程中通高纯氮以除去剩余空气,以纯钛为阳极,不锈钢为阴极,经严格除水后的无水乙醇和四乙基溴化铵为电解液,优化后的工艺为:电解反应温度为60℃,电极间距0.6cm,电流密度0.004A/cm2,四乙基溴化铵浓度为62.9×10-4g/mL,电解时间为9h,电解实验结果显示,电解过程中槽压基本稳定在6V左右,产物收率接近91%,电流效率为95%,时空产率保持在30%左右。

主要参考资料

[1] 武正簧, 赵君芙, 武正榜, & 李文漪. (1998). 用四乙醇钛镀膜在光催化下处理苯酚溶液. 太原理工大学学报(4), 354-355.

[2] 牛令辉, 高明霞, 刘永锋, 潘洪革, NIULing-hui, & GAOMing-xia, et al. (2014). 纳米tio2锂离子电池负极材料的溶剂热法制备及其电化学性能. 材料科学与工程学报, 32(6), 853-858.

[3] 朱永法, 张利, 姚文清, & 曹立礼. . 用四氯化钛醇解法制备二氧化钛纳米粉体的方法.