摻雜TiO-,2-薄膜的電泳沉積制備及可見光催化研究.pdf

1、開發(fā)高效率、低能耗、無(wú)污染的功能材料是材料研究的一個(gè)重要發(fā)展方向。以TiO2為代表的半導(dǎo)體光催化劑，降解污染物具有速度快、能耗低、無(wú)選擇性、氧化徹底、能利用太陽(yáng)能等優(yōu)點(diǎn)，而越來(lái)越受到研究者的青睞。通過(guò)摻雜改性探索將TiO2吸收波長(zhǎng)向可見光區(qū)拓展，但納米TiO2粉體易團(tuán)聚，不易回收，而限制了其應(yīng)用；本文基于此，較詳細(xì)地研究了納米TiO2薄膜的合成、改性及可見光催化降解次甲基藍(lán)。
　　 本文采用低溫水熱法制備TiO2前驅(qū)體，電泳沉積

2、法制備納米TiO2薄膜，采用XRD、FESEM、UV-Vis對(duì)樣品進(jìn)行表征。XRD和FESEM檢測(cè)結(jié)果表明：低溫水熱法制備的納米TiO2晶型以銳鈦礦為主，粒徑在20～40nm間，呈管狀；經(jīng)電泳沉積后較均勻沉積在鋁板表面；通過(guò)Mo、N共摻雜，其吸收波長(zhǎng)有紅移現(xiàn)象，在近可見光區(qū)有部分吸收。
　　 以次甲基藍(lán)為對(duì)象進(jìn)行光催化降解實(shí)驗(yàn)，分析考察了光催化劑前驅(qū)體的合成條件、電泳沉積鍍膜的電場(chǎng)強(qiáng)度及時(shí)間，溶膠濃度，溶膠體系pH值，反應(yīng)物的初

3、始濃度等因素對(duì)光催化降解的影響。納米TiO2對(duì)次甲基藍(lán)的光催化降解實(shí)驗(yàn)表明：前驅(qū)體水熱法合成適宜條件為，反應(yīng)溫度170℃，反應(yīng)時(shí)間35h，溶劑量10mL，摻雜量0.002；電泳沉積的優(yōu)化條件為，溶膠濃度為0.1g·L-1，pH在3.0～4.0之間，場(chǎng)強(qiáng)應(yīng)分段增加。TiO2粉體與薄膜光催化降解次甲基藍(lán)，在次甲基藍(lán)濃度較低時(shí)，其差別不大，在次甲基藍(lán)濃度較高時(shí)，粉體有明顯的優(yōu)勢(shì)；所合成的納米TiO2吸附性能較強(qiáng)，在黑暗條件下對(duì)次甲基藍(lán)也有一定

4、的脫色作用，對(duì)比光照和黑暗條件下的實(shí)驗(yàn)表明，在次甲基藍(lán)低濃度時(shí)，光催化降解的優(yōu)勢(shì)較大，次甲基藍(lán)濃度較高時(shí)，其吸附作用占主導(dǎo)地位。
　　 動(dòng)力學(xué)研究表明，本實(shí)驗(yàn)條件下，TiO2薄膜光催化降解次甲基藍(lán)的反應(yīng)，屬于一級(jí)反應(yīng)，可以用L-H動(dòng)力學(xué)方程描述。反應(yīng)的活化能小，速率快，在較短時(shí)間內(nèi)達(dá)到平衡。
　　 熱力學(xué)研究表明：實(shí)驗(yàn)條件下，TiO2薄膜光催化降解次甲基藍(lán)的焓變較小，TiO2對(duì)次甲基藍(lán)的吸附以物理吸附為主，它們之間主要以