鑭摻雜TiO-,2-薄膜的制備及其光催化性能研究.pdf

1、TiO2薄膜由于具有優(yōu)良的光催化活性而受到人們的重視。目前TiO2薄膜的光催化技術(shù)步入實用化階段還存在提高其光催化活性和太陽光利用率等許多技術(shù)難題。通過多種改性手段改善催化劑的活性，提高催化劑的光催化效率是將這一技術(shù)推向?qū)嶋H應(yīng)用的重要環(huán)節(jié)。其中，TiO2的稀土離子摻雜改性已被證明是一種提高光催化活性的簡單有效的方法。
　　 本研究以普通玻璃為基體材料，采用溶膠-凝膠法和浸漬提拉技術(shù)在玻璃表面制備了TiO2薄膜以及鑭摻雜的TiO2

2、薄膜，并對其光催化性能進行了研究。
　　 (1)系統(tǒng)研究了制備條件對TiO2溶膠及在玻璃上成膜的影響，首先以鈦酸四正丁酯為前驅(qū)體，無水乙醇為溶劑，冰醋酸為螯合劑，采用溶膠-凝膠法制備出穩(wěn)定的TiO2溶膠。其最佳制備條件為：Ti(OC4H9)4:C2H5OH:H2O:CH3COOH=l:8:0.3:0.5。使用HNO3調(diào)節(jié)pH值，得出最佳pH值為2.0。并在相同制備條件下制備了鑭摻雜的TiO2薄膜，其中La3+的摻雜率分別為0.5

3、％、1％和2％。
　　 (2)通過X射線衍射(XRD)和掃描電鏡(SEM)表征方法分別分析了粉體樣品晶相轉(zhuǎn)變溫度和薄膜樣品的表面形貌及晶粒尺寸等表面形貌。將TiO2溶膠進行陳化焙燒得到的粉末樣品進行XRD衍射表征，XRD表征結(jié)果表明：純TiO2在600℃開始出現(xiàn)金紅石相，而鑭摻雜的TiO2樣品在700℃仍未出現(xiàn)金紅石相，均為銳鈦礦相，說明鑭的摻雜有效地抑制銳鈦礦相向金紅石相的轉(zhuǎn)變。SEM表征結(jié)果表明：所制備的純TiO2薄膜粒徑在

4、50nm左右，鑭摻雜的TiO2薄膜粒徑在30nm左右，表明鑭的摻雜減小了TiO2晶粒的粒徑。涂膜層數(shù)為4層時，開始出現(xiàn)皸裂現(xiàn)象。
　　 (3)通過光催化降解甲基橙實驗，探討了不同反應(yīng)條件以及工藝條件各個因素對光催化劑光催化活性的影響。得出最佳反應(yīng)條件為反應(yīng)液濃度為10mg/L、pH值為1.0，反應(yīng)時間為2.5h。在甲基橙濃度為10mg/L，pH=2.0，反應(yīng)時間為2.5h條件下，最佳工藝條件為鑭摻雜率為1％，涂膜層數(shù)為2層，熱處