異質(zhì)結(jié)構(gòu)TiO-,2-納米光催化薄膜的制備與應(yīng)用研究.pdf

1、隨著環(huán)境問題的日益突出，納米光催化技術(shù)越來越得到全球性的關(guān)注。尤其是納米TiO<,2>光催化材料在太陽能轉(zhuǎn)換與存儲(chǔ)、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(jià)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(diǎn)，從而納米材料的固化技術(shù)成為目前研究納米TiO<,2>光催化材料的熱點(diǎn)。 本論文是在深入學(xué)習(xí)半導(dǎo)體光催化理論和課題組前期研究的基礎(chǔ)上，采用溶膠凝膠原理，制備了TiO<,2>異質(zhì)

2、結(jié)構(gòu)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(shù)相結(jié)合的復(fù)合薄膜，分析了工藝參數(shù)與材料的微觀結(jié)構(gòu)及性能之間的關(guān)系，得到了具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的結(jié)果。主要研究內(nèi)容及結(jié)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(xiàng)主要工藝參數(shù)。實(shí)驗(yàn)取得了制備薄膜的各種溶膠的最佳配比，溶膠的陳化時(shí)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(duì)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(jié)構(gòu)發(fā)生了畸變，使薄膜的表面粗糙度增大；異質(zhì)結(jié)構(gòu)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(jié)果；以ZrTiO<,4>、SiO<,2>、ZrO<,2>為過渡層的異質(zhì)結(jié)構(gòu)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(shè)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(zhì)結(jié)構(gòu)的納米抗菌陶瓷產(chǎn)品。所制備的抗菌陶瓷具有較強(qiáng)的抗菌作用，并對(duì)造紙廢水也有較強(qiáng)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(jì)以及離子共摻雜與ZrTiO<,4>過渡層的共同作用對(duì)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(tuán)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(duì)TiO<,2>異質(zhì)結(jié)構(gòu)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(duì)有機(jī)物降解效果的評(píng)價(jià)、光催化作用機(jī)理以及其在實(shí)際環(huán)境中的抗菌作用和對(duì)廢水的處理效果評(píng)價(jià)等方面取得了許多有意義的結(jié)果，具有一定的創(chuàng)新性，