異質結構TiO-,2-納米光催化薄膜的制備與應用研究.pdf

1、隨著環(huán)境問題的日益突出，納米光催化技術越來越得到全球性的關注。尤其是納米TiO<,2>光催化材料在太陽能轉換與存儲、污水處理、空氣凈化、除菌保潔、白潔防霧等方面表現(xiàn)出的優(yōu)異性能，顯示出了其重要的使用價值。由于多相光催化體系存在的催化劑易失活、不易回收等弱點，從而納米材料的固化技術成為目前研究納米TiO<,2>光催化材料的熱點。 本論文是在深入學習半導體光催化理論和課題組前期研究的基礎上，采用溶膠凝膠原理，制備了TiO<,2>異質

2、結構納米光催化薄膜和稀土離子摻雜改性的納米TiO<,2>光催化薄膜以及將這兩種技術相結合的復合薄膜，分析了工藝參數(shù)與材料的微觀結構及性能之間的關系，得到了具有實際應用價值的結果。主要研究內容及結論如下： 本研究獲得了溶膠一凝膠法制備TiO<,2>光催化薄膜的各項主要工藝參數(shù)。實驗取得了制備薄膜的各種溶膠的最佳配比，溶膠的陳化時間，薄膜的最佳厚度及合理的熱處理制度等主要工藝參數(shù)。所制備的薄膜中為TiO<,2>銳鈦礦相。 研

3、究了SiO<,2>、ZrO<,2>、zrTiO<,4>過渡層對TiO<,2>薄膜光催化性能的影響規(guī)律。研究表明，過渡層使TiO<,2>晶格結構發(fā)生了畸變，使薄膜的表面粗糙度增大；異質結構薄膜光催化性能的提高是過渡層與TiO<,2>催化劑層共同作用的結果；以ZrTiO<,4>、SiO<,2>、ZrO<,2>為過渡層的異質結構薄膜和純TiO<,2>薄膜相比，薄膜的表面形貌得到了改善，具有更為優(yōu)異的光催化性能。 利用陶瓷廠噴涂設備，參

4、考陶瓷施釉工藝方法，在普通陶瓷釉面磚表面制備得到了具有異質結構的納米抗菌陶瓷產(chǎn)品。所制備的抗菌陶瓷具有較強的抗菌作用，并對造紙廢水也有較強的降解作用。 研究了在Ti<,1-x>Zr<,x>O<,2>薄膜中摻雜稀土離子La<'3+>、Ce<'3+>計以及離子共摻雜與ZrTiO<,4>過渡層的共同作用對TiO<,2>薄膜光催化性能的影響。引入Ce<'3+>可抑制晶粒長大，減少晶粒之間的團聚，增大了薄膜的有效催化表面積；La<'3+>

5、、Ce<'3+>可使薄膜的吸收邊紅移，能更充分的利用太陽光。研究表明，離子摻雜改性與過渡層的共同作用能顯著提高TiO<,2>薄膜的光催化性能。 綜上所述，本文通過對TiO<,2>異質結構光催化納米薄膜以及離子摻雜改性的TiO<,2>光催化薄膜的系統(tǒng)研究，在TiO<,2>納米光催化薄膜的制備工藝、對有機物降解效果的評價、光催化作用機理以及其在實際環(huán)境中的抗菌作用和對廢水的處理效果評價等方面取得了許多有意義的結果，具有一定的創(chuàng)新性，