納米二氧化鈦薄膜的制備與光催化性能研究.pdf

1、隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，人類賴以生存的環(huán)境—空氣、水、土壤正受到日益嚴重的污染，因而環(huán)境凈化越來越引起國內(nèi)外的關注。由于Ti02能只利用太陽光就把污染物完全降解為C02、H20等無毒物質(zhì)，Ti02還具有催化活性高、無毒、廉價、在水中相穩(wěn)定等不可替代的優(yōu)點。因此它作為新一代的環(huán)境凈化材料，正逐步得到人們廣泛關注。但是，Ti02作為光催化劑實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化仍存在一些問題，特別是Ti02光催化劑的光催化效率有待提高。 由于溶膠—凝膠法具有容易操

2、作、所需設備簡單，適合工業(yè)生產(chǎn)，所以本論文選用此方法制備Ti02薄膜。本文先制備溶膠，再用旋涂法在載玻片或多孔硅上旋涂溶膠，然后在500℃下退火得到結(jié)合牢固的、銳鈦相結(jié)構(gòu)的Ti02薄膜。所得到的Ti02薄膜在近紫外波段有強烈的吸收，都具有有效的光催化性能。 論文首先探討了在溶膠一凝膠法制備Ti02薄膜的過程中，加水方式、螯合劑、加水量、溶劑量、pH值、反應溫度對溶膠質(zhì)量的影響。實驗結(jié)果表明：應采用混合液滴加的方式加入水；確定了用

3、乙酸作為螯合劑；以及所需水、乙醇的量；溶膠生成的最佳pH值和反應溫度。優(yōu)化了工藝參數(shù)，制得了高質(zhì)量的溶膠。 本論文還探討了利用旋涂法制備Ti02薄膜時，影響薄膜質(zhì)量、光催化性能的若干因素。通過改變旋涂機轉(zhuǎn)數(shù)、溶膠濃度、Ti02薄膜層數(shù)、甲基橙溶液的pH值各因素，發(fā)現(xiàn)各因素的改變都對光催化效率有影響，實驗結(jié)果表明：溶膠濃度的增大、轉(zhuǎn)速的減小、層數(shù)的增加都可提高光催化效率；環(huán)境酸堿度對Ti02薄膜的光催化性能也有很大影響，在酸性、強

4、堿環(huán)境中光催化效率較大，而在中性和弱堿性環(huán)境中光催化效率較低。優(yōu)化得到了旋涂法制備Ti02薄膜的條件。 然后又研究了退火過程中的參數(shù)——退火時間對ti02薄膜光催化性能、催化劑失活的影響。實驗表明：隨保溫時間延長，晶粒不斷長大；Ti02薄膜隨晶粒尺寸的增大而光催化效率減小。 接著，優(yōu)化了Si-NPA的制備條件，得到了適合作為基底來旋涂溶膠的參數(shù)。 最后，在前面優(yōu)化得到的制備溶膠和硅納米孔柱陣列基底、旋涂成膜、退火