摻雜TiO-,2-薄膜的電泳沉積制備及可見光催化研究.pdf

1、開發(fā)高效率、低能耗、無污染的功能材料是材料研究的一個重要發(fā)展方向。以TiO2為代表的半導體光催化劑，降解污染物具有速度快、能耗低、無選擇性、氧化徹底、能利用太陽能等優(yōu)點，而越來越受到研究者的青睞。通過摻雜改性探索將TiO2吸收波長向可見光區(qū)拓展，但納米TiO2粉體易團聚，不易回收，而限制了其應用；本文基于此，較詳細地研究了納米TiO2薄膜的合成、改性及可見光催化降解次甲基藍。
　　 本文采用低溫水熱法制備TiO2前驅體，電泳沉積

2、法制備納米TiO2薄膜，采用XRD、FESEM、UV-Vis對樣品進行表征。XRD和FESEM檢測結果表明：低溫水熱法制備的納米TiO2晶型以銳鈦礦為主，粒徑在20～40nm間，呈管狀；經(jīng)電泳沉積后較均勻沉積在鋁板表面；通過Mo、N共摻雜，其吸收波長有紅移現(xiàn)象，在近可見光區(qū)有部分吸收。
　　 以次甲基藍為對象進行光催化降解實驗，分析考察了光催化劑前驅體的合成條件、電泳沉積鍍膜的電場強度及時間，溶膠濃度，溶膠體系pH值，反應物的初

3、始濃度等因素對光催化降解的影響。納米TiO2對次甲基藍的光催化降解實驗表明：前驅體水熱法合成適宜條件為，反應溫度170℃，反應時間35h，溶劑量10mL，摻雜量0.002；電泳沉積的優(yōu)化條件為，溶膠濃度為0.1g·L-1，pH在3.0～4.0之間，場強應分段增加。TiO2粉體與薄膜光催化降解次甲基藍，在次甲基藍濃度較低時，其差別不大，在次甲基藍濃度較高時，粉體有明顯的優(yōu)勢；所合成的納米TiO2吸附性能較強，在黑暗條件下對次甲基藍也有一定

4、的脫色作用，對比光照和黑暗條件下的實驗表明，在次甲基藍低濃度時，光催化降解的優(yōu)勢較大，次甲基藍濃度較高時，其吸附作用占主導地位。
　　 動力學研究表明，本實驗條件下，TiO2薄膜光催化降解次甲基藍的反應，屬于一級反應，可以用L-H動力學方程描述。反應的活化能小，速率快，在較短時間內達到平衡。
　　 熱力學研究表明：實驗條件下，TiO2薄膜光催化降解次甲基藍的焓變較小，TiO2對次甲基藍的吸附以物理吸附為主，它們之間主要以