Sol-Gel法制備納米TiO-,2-光催化劑及摻雜SWNTs改性研究.pdf

1、納米材料是一類(lèi)應(yīng)用前景廣闊的新型材料，被譽(yù)為“21世紀(jì)的新材料”，是繼互聯(lián)網(wǎng)、基因之后在材料領(lǐng)域的又一研究熱點(diǎn)。納米TiO2是良好的半導(dǎo)體光催化劑，具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，良好的介電性和光催化特性等。目前，已被廣泛的應(yīng)用到涂料、太陽(yáng)能電池、殺菌材料、污水處理、自清潔材料等多個(gè)方面。但制備出的TiO2材料對(duì)太陽(yáng)光的利用率較低，影響了實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。研究表明，納米TiO2摻雜改性可以提高其太陽(yáng)光特別是在可見(jiàn)光區(qū)利用率。本論文主要研究納米薄膜的制

2、備和性能，探索納米TiO2的摻雜改性，具體的工作如下： 用溶膠-凝膠技術(shù)在玻璃表面制備了納米TiO2薄膜。利用熱重．差熱綜合分析儀研究溶膠的熱反應(yīng)過(guò)程，在360-500℃，TiO2粉末從非晶態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殇J鈦礦相，在510℃左右，銳鈦礦轉(zhuǎn)變金紅石。用X射線(XRD)測(cè)試了薄膜的物相和結(jié)構(gòu)，表明400℃以下煅燒的TiO2薄膜沒(méi)有晶化，呈無(wú)定形結(jié)構(gòu)。在550℃時(shí)，薄膜生長(zhǎng)的較完整，用scherer公式計(jì)算了TiO2粒子的直徑約為20.6

3、nm．用原子力顯微鏡(AFM)分析了薄膜的形貌，整體上薄膜表面平整、無(wú)裂紋。300℃下，薄膜的表面結(jié)構(gòu)較為疏松，部分區(qū)域有團(tuán)聚現(xiàn)象；在550℃，出現(xiàn)定向排列，薄膜表面的結(jié)構(gòu)更為致密，TiO2粒子的平均直徑約為16 nm． 以去離子水、苯分別作為水和油模型，用原子力顯微鏡研究TiO2薄膜的表面微結(jié)構(gòu)對(duì)雙親性的影響；以甲基橙水溶液為目標(biāo)降解物，考察其光催化性能。表面粗糙度隨著煅燒溫度的升高呈增大的趨勢(shì)，粗糙度越大薄膜的雙親性能越好；

4、在某種意義上，粒徑越小的薄膜的光催化效果好，粒徑越小薄膜雙親性效果越好；TiO2薄膜的厚度隨著熱處理溫度的升高而減小，薄膜的孔洞率隨著熱處理溫度的升高降低，在550℃時(shí)性能達(dá)到最佳值。 用陽(yáng)極弧等離子放電方法制備了納米碳管(CNTs)，并制備高純度單壁納米碳(SWNTs)．用溶膠一凝膠法制備了TiO2／SWNTs復(fù)合光催化劑。利用熱重分析(TGA)、透射電鏡(TEM)、X射線(XRD)和低真空掃描電子顯微鏡(SEM)對(duì)樣品的熱處