摻雜改性氧化鈦光催化薄膜的研究.pdf

1、本研究采用溶膠-凝膠法，以鈦酸四丁酯為前驅(qū)體，無(wú)水乙醇為溶劑，冰醋酸為水解抑制劑，制備了穩(wěn)定的TiO2溶膠，并研究了各工藝參數(shù)如去離子水加入量、冰醋酸加入量、溶膠pH值和熱處理制度等對(duì)該溶膠的影響。經(jīng)過(guò)浸漬-提拉法在玻璃載體上制備了均勻透明的TiO2薄膜。考察了薄膜熱處理溫度、反應(yīng)溶液的初始濃度和pH值等影響薄膜光催化活性的因素。同時(shí)，采用現(xiàn)代分析測(cè)試技術(shù)TG-DTA、XRD、TEM、場(chǎng)發(fā)射SEM及紫外可見(jiàn)吸收光譜等現(xiàn)代分析測(cè)試技術(shù)對(duì)T

2、iO2薄膜進(jìn)行了表征，研究了TiO2薄膜在熱處理過(guò)程中的粒徑、晶相變化；并以亞甲基藍(lán)溶液為目標(biāo)降解物研究了TiO2薄膜在紫外光作用下的光吸收和光催化性能。 為進(jìn)一步提高TiO2薄膜光催化活性，本論文首次采用稀土元素復(fù)合Er-Ce、稀土和過(guò)渡金屬離子復(fù)合La-Fe兩種體系對(duì)TiO2薄膜進(jìn)行共摻雜改性?？疾炝烁鹘饘匐x子對(duì)TiO2薄膜的晶型結(jié)構(gòu)、晶粒尺寸的影響。通過(guò)紫外可見(jiàn)吸收光譜，考察了共摻雜TiO2薄膜對(duì)可見(jiàn)光的吸收能力。在紫外燈

3、照射下對(duì)亞甲基藍(lán)溶液進(jìn)行光催化降解，考察了共摻雜體系的光催化活性，確定了最佳的共摻雜比例，并初步探討了共摻雜提高TiO2薄膜光催化活性的機(jī)理。研究表明，共摻雜制備的TiO2薄膜最佳熱處理溫度為550℃，結(jié)晶完整、主晶相為銳鈦礦型，平均粒徑約為20nm；摻雜可使TiO2吸收帶發(fā)生紅移，紅移程度隨著摻雜濃度的提高而增大；共摻雜體系的最佳量為Er-Ce和La-Fe為：n(Er):n(TiO2)=0.1％，n(Ce):(TiO2)=0.05％和

4、n(La):(TiO2)=0.05％，n(Fe):n(TiO2)=0.5％時(shí)，分別向可見(jiàn)光區(qū)移動(dòng)了50nm和35nm左右，共摻雜元素間起到了良好的協(xié)同作用，促進(jìn)了光催化活性的提高。Er-Ce復(fù)合摻雜的TiO2薄膜對(duì)亞甲基藍(lán)有良好的降解效果，反應(yīng)2h降解率達(dá)到83.75％，優(yōu)于同等條件下制備的La-Fe共摻雜薄膜和純TiO2薄膜。降解動(dòng)力學(xué)研究表明，各不同摻雜量的薄膜對(duì)亞甲基藍(lán)的降解遵循一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程。光催化活性機(jī)理探討表明，Er-Ce復(fù)