高硅氧纖維負(fù)載TiO2的制備及其光催化性能的研究.pdf

1、作為一種重要的半導(dǎo)體材料，納米二氧化鈦被廣泛地應(yīng)用在光催化、太陽(yáng)能電池和環(huán)境污染治理等領(lǐng)域。而TiO2的能帶間隙(Eg=3.2eV)比較大，光催化性只能展現(xiàn)在波長(zhǎng)較短且太陽(yáng)光中含量又非常低的紫外光下;因此TiO2的光能效利用率很低。本文分別制備了釹離子(Nd3+)、鐠離子(Pr3+)摻雜的納米TiO2粉體，又因?yàn)門iO2粉末的顆粒細(xì)小使得其在水溶液中不容易發(fā)生降沉、容易發(fā)生凝聚、難分離回收且易造成水體的二次污染等缺點(diǎn)，本文通過將催化劑固

2、定化的方法進(jìn)行改進(jìn)。目前光催化反應(yīng)中相對(duì)于普通玻璃、金屬板、普通釉磚等多數(shù)載體而言，高硅氧纖維以其優(yōu)越的導(dǎo)光性能、穩(wěn)定性好、價(jià)格低和高比表面積等優(yōu)勢(shì)從眾多載體中脫穎而出。
　　 本論文采用溶膠凝膠法分別制備了Nd3+、Pr3+摻雜納米TiO2粉體和高硅氧纖維負(fù)載TiO2薄膜，研究反應(yīng)原料、煅燒時(shí)間、煅燒溫度、原料配比等工藝因素對(duì)產(chǎn)物的影響;考察不同煅燒溫度、煅燒時(shí)間、稀土元素?fù)诫s量、薄膜敷涂及陳化時(shí)間等制備工藝對(duì)稀土摻雜TiO2

3、(Re-TiO2)的微觀結(jié)構(gòu)和光催化性能的影響。通過X-射線衍射(XRD)、透射電子顯微鏡(TEM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、紫外可見近紅外光譜儀(UIS)和X射線光電子能譜(XPS)等測(cè)試分析手段分別對(duì)TiO2粉體和薄膜的物相，形貌和光學(xué)性能進(jìn)行了表征。結(jié)果說明:
　　 (1)對(duì)于純TiO2粉末，通過研究可知形成穩(wěn)定溶膠時(shí)間最長(zhǎng)的原料體積比為鈦酸丁酯∶無(wú)水乙醇∶水∶二乙醇胺為19∶85∶1∶5。在400℃下，煅燒6h得到的純

4、TiO2粉末以銳鈦礦相存在且對(duì)甲基橙的光催化降解率最佳可達(dá)36.5％。
　　 (2)對(duì)于Nd-TiO2粉末，在550℃下，煅燒6h得到的Nd-TiO2（0.5wt％）粉末以銳鈦礦相存在且對(duì)甲基橙的光催化降解率最佳可達(dá)64.5％。此條件下得到Nd-TiO2粉末的平均晶粒尺寸達(dá)到約9.5nm，吸收波長(zhǎng)閾值紅移約50nm。
　　 (3)對(duì)于Pr-TiO2粉末，在500℃下，煅燒6h得到的Pr-TiO2（0.5wt％）粉末以銳鈦

5、礦相存在且對(duì)甲基橙的光催化降解率最佳可達(dá)61％。此條件下得到Nd-TiO2粉末的平均晶粒尺寸達(dá)到約10nm，吸收波長(zhǎng)閾值紅移約50nm。
　　 (4)對(duì)于高硅氧纖維負(fù)載Nd-TiO2薄膜，在550℃下，煅燒6h，Nd摻雜量為0.5wt％得到Nd-TiO2薄膜的涂覆次數(shù)為4～5次時(shí)其光催化性能效果最優(yōu)，對(duì)甲基橙的光催化降解率最高可達(dá)98.5％。
　　 (5)對(duì)于高硅氧纖維布負(fù)載Pr-TiO2薄膜，在550℃下，煅燒6h，P