鑭摻雜TiO-,2-薄膜的制備及其光催化性能研究.pdf

1、TiO2薄膜由于具有優(yōu)良的光催化活性而受到人們的重視。目前TiO2薄膜的光催化技術(shù)步入實(shí)用化階段還存在提高其光催化活性和太陽(yáng)光利用率等許多技術(shù)難題。通過(guò)多種改性手段改善催化劑的活性，提高催化劑的光催化效率是將這一技術(shù)推向?qū)嶋H應(yīng)用的重要環(huán)節(jié)。其中，TiO2的稀土離子摻雜改性已被證明是一種提高光催化活性的簡(jiǎn)單有效的方法。
　　 本研究以普通玻璃為基體材料，采用溶膠-凝膠法和浸漬提拉技術(shù)在玻璃表面制備了TiO2薄膜以及鑭摻雜的TiO2

2、薄膜，并對(duì)其光催化性能進(jìn)行了研究。
　　 (1)系統(tǒng)研究了制備條件對(duì)TiO2溶膠及在玻璃上成膜的影響，首先以鈦酸四正丁酯為前驅(qū)體，無(wú)水乙醇為溶劑，冰醋酸為螯合劑，采用溶膠-凝膠法制備出穩(wěn)定的TiO2溶膠。其最佳制備條件為：Ti(OC4H9)4:C2H5OH:H2O:CH3COOH=l:8:0.3:0.5。使用HNO3調(diào)節(jié)pH值，得出最佳pH值為2.0。并在相同制備條件下制備了鑭摻雜的TiO2薄膜，其中La3+的摻雜率分別為0.5

3、％、1％和2％。
　　 (2)通過(guò)X射線(xiàn)衍射(XRD)和掃描電鏡(SEM)表征方法分別分析了粉體樣品晶相轉(zhuǎn)變溫度和薄膜樣品的表面形貌及晶粒尺寸等表面形貌。將TiO2溶膠進(jìn)行陳化焙燒得到的粉末樣品進(jìn)行XRD衍射表征，XRD表征結(jié)果表明：純TiO2在600℃開(kāi)始出現(xiàn)金紅石相，而鑭摻雜的TiO2樣品在700℃仍未出現(xiàn)金紅石相，均為銳鈦礦相，說(shuō)明鑭的摻雜有效地抑制銳鈦礦相向金紅石相的轉(zhuǎn)變。SEM表征結(jié)果表明：所制備的純TiO2薄膜粒徑在

4、50nm左右，鑭摻雜的TiO2薄膜粒徑在30nm左右，表明鑭的摻雜減小了TiO2晶粒的粒徑。涂膜層數(shù)為4層時(shí)，開(kāi)始出現(xiàn)皸裂現(xiàn)象。
　　 (3)通過(guò)光催化降解甲基橙實(shí)驗(yàn)，探討了不同反應(yīng)條件以及工藝條件各個(gè)因素對(duì)光催化劑光催化活性的影響。得出最佳反應(yīng)條件為反應(yīng)液濃度為10mg/L、pH值為1.0，反應(yīng)時(shí)間為2.5h。在甲基橙濃度為10mg/L，pH=2.0，反應(yīng)時(shí)間為2.5h條件下，最佳工藝條件為鑭摻雜率為1％，涂膜層數(shù)為2層，熱處