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功能性TiO2薄膜的制备与表征

2020-12-07阅读(284)

功能性TiO2薄膜的制备与表征

论文摘要

近年来,随着世界范围内环境污染问题的日益增多,利用TiO2光催化剂进行环境净化已经引起了广泛的关注和重视。为了提高纳米二氧化钛光催化剂的活性,在深入分析二氧化钛光催化机理的基础上,本论文采用金属离子掺杂的方法对二氧化钛光催化剂进行改性研究。分别选取了过渡金属Fe,Cu,贵金属Ag,稀土元素Sm、Ce以及复合体系作为掺杂剂,进行五因素六水平系列离子掺杂正交化试验,采用溶胶-凝较法制备了掺杂改性纳米二氧化钛光催化剂,确定了最佳掺杂条件为:Ag+3.2%添加量+7层膜厚+4h光照时间。以钛酸丁酯为钛源,采用溶胶一凝胶法制备Ag-TiO2溶胶,将其涂覆在载玻片上制得高光催化活性的透明薄膜。在n（Ti（OC4H9）4）:n（C2H5OH）:n（NH（C2H4OH）2）:n（H2O）:n（AgNO3）=1:18:0.5:1:0.032一定的前提下,通过改变pH值和两种不同照射光源,对甲基橙溶液进行光催化降解,研究其降解规律:当pH值在3～6的范围,不论哪种照射光源甲基橙均能取得较高降解率,降解率可达到83%。运用扫描电镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）、透射电镜（TEM）、红外光谱（FTIR）、能谱（EDX）、热重/差热（DSC-TGA）、X射线衍射（XRD）和附着测试等各种分析方法对光催化剂进行了测定和表征,结果表明:Ag-TiO2光催化薄膜由粒径为10～23纳米的AgNO3和TiO2颗粒构成,薄膜具有很好的表面形貌,结构组成密集,粒径分布均匀,掺杂Ag-TiO2促进了TiO2从锐钛型向金红石型的转变,锐钛晶型结构在500℃～550℃转变充分,与载体附着牢固。采用两种方案制备了具有超亲水性能的SiO2/TiO2薄膜。从光催化剂胶体的FTIR谱图看出所得产物符合结构组成。从水接触图及冲洗图中可以清楚的看出:方案一制备的TiO2/SiO2薄膜水接触角最小约4°,其自清洁效果最好。对纯TiO2光催化薄膜,Ag-TiO2光催化薄膜和SiO2/TiO2薄膜进行海藻吸附能力测试分析。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  • 引言
  • 2光催化技术概述'>1.1 TiO2光催化技术概述
  • 2光催化剂的结构与性能'>1.2 TiO2光催化剂的结构与性能
  • 2光催化剂的制备方法'>1.3 TiO2光催化剂的制备方法
  • 2光催化降解的影响因素'>1.4 TiO2光催化降解的影响因素
  • 2光催化剂的改性技术与应用'>1.5 TiO2光催化剂的改性技术与应用
  • 2光催化剂的研究现状及进展'>1.6 TiO2光催化剂的研究现状及进展
  • 1.7 本课题研究的主要内容
  • 2光催化薄膜的制备'>第二章 离子掺杂TiO2光催化薄膜的制备
  • 引言
  • 2光催化剂的制备方法及原理'>2.1 TiO2光催化剂的制备方法及原理
  • 2.2 实验试剂和仪器设备
  • 2.3 基础组分的选用
  • 2光催化薄膜的工艺流程及制备方法'>2.4 离子掺杂TiO2光催化薄膜的工艺流程及制备方法
  • 2光催化薄膜的工艺流程'>2.4.1 离子掺杂TiO2光催化薄膜的工艺流程
  • 2光催化薄膜的制备过程'>2.4.2 离子掺杂TiO2光催化薄膜的制备过程
  • 2光催化剂的方案优化及光催化测试方法'>2.5 离子掺杂TiO2光催化剂的方案优化及光催化测试方法
  • 2.5.1 正交试验的因素与水平表
  • 2光催化薄膜光催化测试方法'>2.5.2 离子掺杂TiO2光催化薄膜光催化测试方法
  • 2.6 结果与讨论
  • 2.6.1 正交表选择及计算
  • 2.6.2 最优方案的确定
  • 2.7 本章小结
  • 2光催化剂的掺杂改性与结构表征'>第三章 Ag-TiO2光催化剂的掺杂改性与结构表征
  • 引言
  • 2光催化剂掺杂改性原理'>3.1 Ag-TiO2光催化剂掺杂改性原理
  • 2光催化剂的制备'>3.2 不同pH下Ag掺杂改性纳米TiO2光催化剂的制备
  • 2光催化剂的光催化活性研究'>3.3 掺杂改性Ag-TiO2光催化剂的光催化活性研究
  • 2溶胶情况的影响'>3.3.1 pH值对Ag-TiO2溶胶情况的影响
  • 2薄膜光催化活性表征'>3.3.2 Ag-TiO2薄膜光催化活性表征
  • 3.4 结果与讨论
  • 2薄膜的SEM分析'>3.4.1 Ag-TiO2薄膜的SEM分析
  • 2薄膜的AFM分析'>3.4.2 Ag-TiO2薄膜的AFM分析
  • 2粉末的TEM分析'>3.4.3 Ag-TiO2粉末的TEM分析
  • 2胶体和粉末的FTIR分析'>3.4.4 Ag-TiO2胶体和粉末的FTIR分析
  • 2薄膜的EDX分析'>3.4.5 Ag-TiO2薄膜的EDX分析
  • 2干凝胶的DSC-TGA分析'>3.4.6 Ag-TiO2干凝胶的DSC-TGA分析
  • 2粉末的XRD分析'>3.4.7 Ag-TiO2粉末的XRD分析
  • 2薄膜附着力测试'>3.4.8 Ag-TiO2薄膜附着力测试
  • 3.5 本章小结
  • 2/SiO2超亲水性复合薄膜的制备与表征'>第四章 TiO2/SiO2超亲水性复合薄膜的制备与表征
  • 引言
  • 2/SiO2超亲水性复合薄膜制备原理及亲水机理'>4.1 TiO2/SiO2超亲水性复合薄膜制备原理及亲水机理
  • 2/SiO2复合薄膜的制备原理'>4.1.1 TiO2/SiO2复合薄膜的制备原理
  • 2/SiO2复合薄膜的亲水机理'>4.1.2 TiO2/SiO2复合薄膜的亲水机理
  • 4.2 实验试剂和仪器设备
  • 4.2.1 主要化学试剂
  • 4.2.2 主要化学仪器
  • 2/SiO2超亲水性复合薄膜的制备'>4.3 TiO2/SiO2超亲水性复合薄膜的制备
  • 4.4 结果与讨论
  • 2/SiO2超亲水性复合薄膜的红外光谱（FTIR）分析'>4.4.1 TiO2/SiO2超亲水性复合薄膜的红外光谱（FTIR）分析
  • 2/SiO2超亲水性复合薄膜的亲水性能分析'>4.4.2 TiO2/SiO2超亲水性复合薄膜的亲水性能分析
  • 4.4.3 薄膜的海藻吸附测试
  • 4.5 本章小结
  • 第五章 论文工作总结
  • 5.1 结论
  • 5.2 问题与展望
  • 参考文献
  • 攻读学位期间的研究成果
  • 符号说明
  • 致谢

    • 相关论文文献

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