電極性礦物材料表面光催化功能膜研究.pdf

1、本工作利用電氣石礦物材料的天然電極性、輻射紅外線性能和TiO<,2>的光催化性能,研制以電氣石為載體,TiO<,2>薄膜和[TiO<,2>,SiO<,2>]復(fù)合薄膜為催化劑的新型復(fù)合催化材料.研究材料的制備技術(shù)、結(jié)構(gòu)、性能及電氣石表面TiO<,2>晶體生長機(jī)理、電氣石增強(qiáng)TiO<,2>光催化效率機(jī)理.用溶膠—凝膠技術(shù)在紫銅網(wǎng)表面成功生長電氣石/TiO<,2>復(fù)合薄膜,該復(fù)合膜中電氣石微粒表面形成了TiO<,2>空心球簇結(jié)構(gòu)和TiO<,2

2、>層狀微粒簇結(jié)構(gòu).空心球平均粒徑為2μm;TiO<,2>微粒簇平均直徑為10μm,TiO<,2>微粒平均粒徑為2μm,階梯層厚度為10nm,表面凸起平均粒徑15nm.研究表明,電氣石/TiO<,2>復(fù)合薄膜的光催化效率比不含電氣石的TiO<,2>薄膜提高15.6﹪.電氣石/[TiO<,2>,SiO<,2>]復(fù)合催化劑的最佳制備工藝參數(shù)為:[TiO<,2>,SiO<,2>]復(fù)合膜中SiO<,2>的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10﹪,熱處理溫度為600℃,熱

3、處理時間為3h.該復(fù)合催化劑對初始濃度為10mg/L的甲基澄溶液的光催化降解率(3h)達(dá)到97﹪以上,比電氣石/TiO<,2>復(fù)合催化劑提高14.3﹪.通過電氣石促進(jìn)TiO<,2>光催化反應(yīng)機(jī)理的研究發(fā)現(xiàn),在電氣石/TiO<,2>光催化劑體系中,電氣石天然電場不僅能夠吸引并牢固的捕獲由TiO<,2>在紫外線激發(fā)下產(chǎn)生的光生電子,避免光生電子和光生空穴發(fā)生再復(fù)合反應(yīng),而且能夠電離水分子,促進(jìn)羥基自由基的生成.同時,電氣石輻射的紅外線能夠降