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TiO2/SiO2气凝胶是由TiO2和SiO2的纳米粒子均匀分散复合而成的气凝胶
材料，是一种优良的光催化剂，其对氰化物、酚类污染物，NOx等污染物的降
解效率远高于TiO2粉末，而且TiO2/SiO2气凝胶是块状固体材料，实验过程中几
乎可以100％地回收，有关TiO2/SiO2气凝胶的研究已经引起了国内外学者的广
泛关注。
本文以溶胶—凝胶法和常压干燥工艺成功地制备出TiO2/SiO2气凝胶，使气
凝胶的制备工艺大大简化。而后以无机工业原料硫酸氧钛和硅溶胶替代有机金
属醇盐为原料，制得TiO2/SiO2气凝胶，大幅度降低了制备成本。最后通过滴液
成球法和常压干燥工艺制备出SiO2气凝胶小球和TiO2/SiO2气凝胶小球，使气凝
胶光催化剂的应用更加方便。以TiO2/SiO2气凝胶为光催化剂对典型污染物吡啶
的光催化降解也取得良好的效果。
本文取得的主要进展如下：
1.TiO2/SiO2气凝胶的常规制备方法必须通过超临界干燥工艺，本文以钛酸
丁酯和工业硅溶胶为原料，通过混合TiO2和SiO2的醇溶胶制备TiO2/SiO2复合
溶胶，并在其中添加干燥控制化学添加剂甲酰胺，以形成具有完善网络结构的
醇凝胶，同时通过正硅酸乙酯的乙醇溶液对醇凝胶的浸泡，低表面张力溶剂乙
醇的替换和分级陈化、干燥等步骤，实现了块状TiO2/SiO2气凝胶的常压干燥制
备。并研究了钛硅比、甲酰胺、硝酸、水、乙醇的含量对凝胶过程和气凝胶品
质的影响。典型TiO2/SiO2气凝胶样品为无色或乳白色轻质块状多孔固体，表观
密度约0.4～0.9g·cm-3，500℃焙烧后比表面积为283.26m2/g，孔隙率80％，孔
分布集中在2-30nm，平均孔径12nm左右，由直径约10nm的TiO2和SiO2微
粒相互分散复合而成。其中SiO2的相态为无定型，TiO2为锐钛矿型，并且随着
焙烧温度的升高，直到800℃不发生相变化。TiO2/SiO2气凝胶的常压干燥制备
简化了制备工艺，提高了制备效率，使气凝胶光催化剂的实际应用成为可能。
2.吡啶是焦化废水中典型的难降解有机物，本文研究了TiO2/SiO2气凝胶
光催化降解吡啶的性能，并和TiO2粉末的光催化效果进行对照，研究了气凝胶
的钛硅比、焙烧温度以及反应温度、空气导入量对光催化效果的影响。结果表
明无论弱酸性、中性还是弱碱性条件下，气凝胶对吡啶的降解效果都远远优于
TiO2粉末，其中弱碱性条件下(pH=9)TiO2/SiO2气凝胶的光催化活性最高，6.5h
时吡啶的降解率已达97％，而此时TiO2粉末对吡啶的降解率仅为70％。TiO2和
SiO2摩尔比为1:5，焙烧温度为800℃时TiO2/SiO2气凝胶的光催化活性最好。向
反应溶液中通空气能较大幅度提高光催化反应的速率。论文还对TiO2/SiO2复合
气凝胶光催化降解吡啶的机理进行了初步探讨。
3.以无机工业原料硫酸氧钛为前驱体，替代钛酸丁酯制备出TiO2溶胶，
再与硅溶胶混合制备，TiO2/SiO2醇凝胶，最后通过常压干燥法制得TiO2/SiO2气
凝胶，其比表面积在300m2/g以上，孔分布集中，以2-15nm的中孔为主，品质
特征与钛酸丁酯和硅胶溶为原料制备的TiO2/SiO2气凝胶基本一致。以硫酸氧钛
和硅溶胶为原料制得TiO2/SiO2气凝胶，从原料方面进一步降低了的制备成本。
4.通过滴液成球法和常压干燥工艺制备出SiO2气凝胶小球和TiO2/SiO2气
凝胶小球。SiO2气凝胶小球为乳白色轻质固体，密度约300kg·m-3，大小均匀，
直径可控制在1-5mm范围内，比表面积为271.89m2·g-1，孔分布集中在5-50nm。
TiO2/SiO2气凝胶小球是以硫酸氧钛和硅溶胶为原料制备的，粒径为2-5mm，比
表面积为479m2/g，平均孔径12.6nm，孔分布集中在2-20nm，小孔含量少。并
且TiO2/SiO2气凝胶小球的密度小，透明度高，大小均匀，粒径可控，有一定的
机械强度，能够满足大规模污水治理的要求。以硫酸氧钛和硅溶胶为原料制备
SiO2气凝胶小球和TiO2/SiO2气凝胶小球的方法为工业制备气凝胶产品提供了可
行的路线，同时也使TiO2/SiO2气凝胶光催化剂的实际应用更加方便。
关键词：TiO2/SiO2 气凝胶 制备 常压干燥 光催化 吡啶 滴液成球 气凝胶小球