二氧化鈦光催化材料的制備及性能評價(jià).pdf

1、半導(dǎo)體光催化技術(shù)是一項(xiàng)環(huán)境友好的技術(shù)，在環(huán)境領(lǐng)域，尤其是在水質(zhì)凈化方面的應(yīng)用前景誘人。在諸多半導(dǎo)體光催化材料中，TiO2由于具有化學(xué)穩(wěn)定性好、光催化效率高，成本低、無毒等優(yōu)點(diǎn)，已成為國內(nèi)外環(huán)境科學(xué)工作者的研究熱點(diǎn)。本文對TiO2光催化劑的制備過程進(jìn)行了探討，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究相應(yīng)的負(fù)載技術(shù)，將粉體TiO2固定至相應(yīng)的載體上，從而更有利于TiO2在環(huán)境領(lǐng)域中的光催化降解。主要研究內(nèi)容包括：
　　 ⑴以鈦酸丁酯為前驅(qū)體，無水乙醇

2、為溶劑，冰醋酸為螯合劑，鹽酸為催化劑，采用溶膠－凝膠法制備納米TiO2光催化材料，并用微波對溶膠－凝膠制備方進(jìn)行改進(jìn)。通過X射線衍射、掃描式電子顯微鏡、能量色散譜儀、紫外－可見光譜分析儀和傅里葉變換紅外光譜分析儀對所制備的粉體材料進(jìn)行了結(jié)構(gòu)、形貌、組成及吸收光譜等方面的檢測。對制備材料的一些重要參數(shù)，如水解劑的量，反應(yīng)中各物質(zhì)的摩爾比率以及鍛燒溫度等分別進(jìn)行了討論，并獲得了最佳制備條件。研究結(jié)果表明，最佳工藝條件為：反應(yīng)物中各物質(zhì)的摩爾

3、比率[鈦酸丁酯]：[無水乙醇]：[水]=1:30:4，體系的pH=2，并采用550℃的煅燒溫度。在本實(shí)驗(yàn)條件下，用微波改進(jìn)的溶膠－凝膠法能夠比一般的溶膠－凝膠法制備出更好的晶粒，該樣品在光譜吸收特性方面能夠使吸收光譜發(fā)生紅移。
　　 ⑵以泡沫鎳為載體，通過采用復(fù)合鍍技術(shù)對粉體TiO2進(jìn)行負(fù)載化。其中所用的復(fù)合鍍技術(shù)包括復(fù)合電鍍和化學(xué)復(fù)合鍍。復(fù)合電鍍是以鎳板為陽極，載體泡沫鎳為陰極，在加入了TiO2顆粒并不斷攪拌的經(jīng)典瓦特型鍍液中

4、進(jìn)行的。在電鍍過程中，對幾個(gè)重要因素如陰極電流密度(JA)、鍍液中TiO2的加入量(p)、施鍍時(shí)間(T)、鍍液的pH值以及用不同的表面活性劑對鍍液中的顆粒進(jìn)行分散分別進(jìn)行了討論，結(jié)果表明，最佳的工藝條件如下：JA=30mA/cm2，p=10g/L，T=30min，pH=4.0，并且選擇陰離子表面活性劑(十二烷基苯磺酸鈉)對顆粒的分散效果最好。另一種復(fù)合鍍技術(shù)即化學(xué)鍍Ni－P-TiO2，考察了pH和溫度對鍍液穩(wěn)定性的影響，研究了鍍液中Ti

5、O2含量與鍍層中TiO2含量的關(guān)系。結(jié)果表明，鍍液的pH宜維持在4～5之間，溫度大概為90℃，鍍液中TiO2的含量為5～10g/L。該條件下制得的樣品，其鍍層中TiO2的含量約為9％。
　　 ⑶光催化性能的評價(jià)是通過選用活性黑GR作為模擬的污染物，在紫外光的照射下對其進(jìn)行光催化氧化降解進(jìn)行的。本文所制備的TiO2粉末，其性能評價(jià)均在懸浮液的體系下進(jìn)行，結(jié)果表明，在煅燒溫度為550℃時(shí)，粉體樣品的光催化性能最好，在此條件下通過傳統(tǒng)