納米TiO-,2-及其復合薄膜的光催化和雙親性能研究.pdf

1、目前，提高光催化效率，制備出既具有高的光催化活性、又具有良好的雙親性能的TiO2薄膜，是光催化領域中的研究熱點之一。本文采用溶膠一凝膠法，利用旋涂技術在玻璃基底上制備了納米TiO2薄膜、ZnO摻雜的TiO2-2nO復合薄膜、碳納米管（CNTs）改性的CNTs—（TiO2-ZnO）復合薄膜和TiO2/ZnO、ZnO/TiO2、TiO2/（TiO2-ZnO）、ZnO/（TiO2-ZnO）等疊層薄膜。用X射線衍射儀（XRD）、原子力顯微鏡（A

2、FM）、掃描電鏡（SEM）、分光光度計等檢測手段分別對樣品進行了晶型、粒度、成份含量、薄膜表面粗糙度等表征分析及光譜吸收性能測試。 以甲基橙溶液為降解物，研究了純TiO2薄膜、TiO2-ZnO及CNTs—（TiO2-ZnO）復合薄膜及疊層膜的光催化活性。以去離子水和苯為親水和親油參照物考察了納米TiO2、TiO2-znO復合薄膜及幾種疊層薄膜的雙親性能。研究了煅燒溫度、煅燒時間、薄膜層數(shù)及表面粗糙度等對樣品光催化活性及雙親性能的

3、影響。結果表明，摻雜ZnO能夠減小TiO2薄膜晶粒粒徑，阻礙銳鈦礦相向金紅石相轉變，提高光催化性及雙親性能。Zn2+摩爾含量為10％的復合薄膜光催化性及雙親性能最佳。煅燒溫度、煅燒時間、膜層能夠影響薄膜的粒徑、晶型及表面粗糙度，從而影響薄膜光催化性能及雙親性能。薄膜層數(shù)為3層的TiO2薄膜和TiO2-ZnO復合薄膜分別在450℃和550℃下煅燒2h，樣品的光催化性能達到最佳，降解率分別為55％、72％；膜層為3層的TiO2薄膜和TiO2

4、-Zn0復合薄膜在550℃下煅燒2h后，雙親性能達到最佳，TiO2-ZnO復合薄膜親水角及親油角分別為5°和4°，優(yōu)于純TiO2薄膜（6°和5°）。 在TiO2-ZnO復合薄膜中，少量摻雜碳納米管（CNTs）會減小TiO2晶粒的粒徑，降低光生電子—空穴對（e——h+）的復合幾率。摻雜后樣品的光吸收帶邊發(fā)生明顯的“藍移”，并且保持對可見光穩(wěn)定的吸收。CNTs摻雜的質(zhì)量分數(shù)為1％，550℃下煅燒2h后的3層膜樣品的光催化活性最高。C