热解法制备二氧化钛光催化薄膜

论文摘要

本文主要研究了螯合的钛酸丁酯热解制备二氧化钛薄膜。将钛酸丁酯溶解在无水乙醇中,并加入一定量的乙酰丙酮和聚乙二醇,配成混合溶液,然后用旋转喷涂法成膜,并在一定温度下进行热解处理。经热解处理后由钛酸丁酯热解得到颗粒均匀的纳米二氧化钛薄膜。实验研究了钛酸丁酯的浓度、乙酰丙酮的浓度、结合剂聚乙二醇的加入量对二氧化钛薄膜光催化性能的影响,得出最佳的配方为;乙醇10ml、钛酸丁酯4ml、乙酰丙酮2.5ml,聚乙二醇的最佳加入量为60mg。实验还考察了不同的镀膜层数对于光催化性能的影响,发现镀膜5层的二氧化钛薄膜具有最佳的光催化性能。根据对前驱体溶液做的热重分析、红外分析的结果,得出的最佳实验热解温度为500℃。对金属离子锡、铜的掺杂的影响作了定量的研究,表明适当浓度的金属离子的有效掺杂能够提高二氧化钛薄膜的光催化活性。在基本配方的情况下,它们的最佳掺杂量分别为10mg、15mg。对含有不同量乙酰丙酮的前驱体溶液做了热重分析,研究了钛酸丁酯与乙酰丙酮的螯合过程。对热解后玻璃基片上的二氧化钛薄膜进行了衰减全反射分析,发现有Ti-O键的存在。采用热重分析仪TG/DTA、红外光谱分析仪FT-IR分别对前驱体溶液的分解温度及分解产物进行分析,用X射线衍射仪、原子力显微镜AFM来表征所制备的二氧化钛薄膜的晶型、表面形貌等。用甲基橙溶液的降解实验来表征二氧化钛薄膜的光催化活性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 文献综述
• 1.1 光催化材料的光催化降解机理
• 1.2 光催化材料在环保领域中的应用
• 1.2.1 光催化材料应用于污水处理
• 1.2.2 光催化材料应用于大气污染治理
• 1.2.3 光催化材料应用于其它环保领域
• 1.2.3.1 自清洁涂料
• 1.2.3.2 光催化消毒剂
• 1.2.3.3 固体废弃物的处理
• 1.2.3.4 吸收紫外线
• 1.3 光催化二氧化钛薄膜的制备
• 1.3.1 化学气相沉积法
• 1.3.2 水解-沉淀法
• 1.3.3 液相沉积法
• 1.3.4 溅射法
• 1.3.5 溶胶-凝胶法
• 1.4 钛酸丁酯热解法制备二氧化钛薄膜
• 1.5 抑制剂对于钛酸丁酯改性的机理
• 1.6 本文研究内容
• 第2章 实验方法
• 2.1 主要化学试剂与实验设备
• 2.1.1 主要化学试剂
• 2.1.2 主要实验设备
• 2.2 技术路线
• 2.3 制备方法
• 2.3.1 基片的选择与预处理
• 2.3.2 溶液的配制
• 2.3.3 薄膜的制备
• 2.4 实验表征方法
• 2.4.1 光催化性能测试
• 2.4.2 热重分析
• 2.4.3 红外测试
• 2.4.4 X射线衍射分析
• 2.4.5 原子力显微镜分析
• 第3章 热解二氧化钛薄膜的光催化性能研究
• 3.1 制备工艺条件对二氧化钛薄膜光催化性能的影响
• 3.1.1 钛酸丁酯量的影响
• 3.1.2 乙酰丙酮量的影响
• 3.1.3 聚乙二醇量的影响
• 3.1.4 镀膜层数的影响
• 3.1.5 热解温度的选择
• 3.2 掺杂对二氧化钛薄膜光催化性能的影响
• 3.2.1 掺锡的影响
• 3.2.2 掺铜的影响
• 第4章 热解二氧化钛薄膜的AFM和XRD表征
• 4.1 二氧化钛薄膜的表面形貌表征
• 4.2 二氧化钛薄膜的X射线衍射结果
• 第5章 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果
• 致谢