铁离子掺杂TiO2基自洁净玻璃

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。传统上多采用TiO2粉末作为光催化剂,但这种光催化剂在应用中存在许多缺点,如反应过程中必须搅拌、反应后催化剂难于分离等,因而限制了其实际应用。为了解决TiO2粉末光催化剂难以应用的缺点,同时提高其光催化性能,从而拓展其应用领域,制备TiO2光催化薄膜是一条有效途径。 本文用溶胶-凝胶法制备了玻璃表面镀有Fe-TiO2光催化薄膜的自洁净玻璃,利用差热-热重分析（DTA-TG）、X射线衍射分析（XRD）、扫描电镜（SEM）、红外光谱分析（IR）等方法研究了Fe-TiO2光催化薄膜的结构与特征。并利用紫外-可见光分光光度计测量了不同镀膜层数和不同聚乙二醇（2000）掺杂量的自洁玻璃的透光率。通过光催化降解有机磷农药敌敌畏的水溶液,研究了不同铁含量以及不同镀膜层数对自洁净玻璃光催化活性的影响。通过接触角的测定研究了自洁净玻璃的亲水性能。 研究结果表明:光催化薄膜主要由粒径为几十纳米的Fe3O4和TiO2颗粒构成;铁离子掺杂可以提高自洁净玻璃的光催化活性,在同样镀膜层数（2层）的情况下,[Fe]/[TiO2]（mol比）=0.005时的光催化性能最好;当有同样浓度的铁离子掺杂时,镀膜层数为9时的光催化活性最高。随着前驱物中聚乙二醇的加入量的增加,聚乙二醇热分解后的薄膜中产生的气孔就越多且孔径越大,同时,TiO2薄膜表面粗糙度增大。接触角测试表明,随着薄膜中气孔数量的增多和孔径增大,薄膜表面的亲水性增强,水与薄膜表面的接触角下降为0°。随着薄膜层数的增加和2000PEG加入量的增加,自洁净玻璃的透光率减小。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 选题背景及意义
• 2的光化学特性'>1.2 纳米TiO₂的光化学特性
• 2光催化薄膜的制备与性能'>1.3 TiO₂光催化薄膜的制备与性能
• 2光催化薄膜的制备'>1.3.1 TiO₂光催化薄膜的制备
• 2光催化薄膜的性能'>1.3.2 TiO₂光催化薄膜的性能
• 2光催化降解的影响因素及改性技术'>1.4 TiO₂光催化降解的影响因素及改性技术
• 2光催化降解的影响因素'>1.4.1 TiO₂光催化降解的影响因素
• 2光催化降解的改性技术'>1.4.2 TiO₂光催化降解的改性技术
• 2光催化剂的应用'>1.5 TiO₂光催化剂的应用
• 1.5.1 在水污染处理方面的应用
• 1.5.2 在建材方面的应用
• 1.5.3 在卫生保健方面的应用
• 1.6 本课的研究内容
• 2基自洁净玻璃的溶胶-凝胶法制备'>第二章 掺铁TiO₂基自洁净玻璃的溶胶-凝胶法制备
• 2.1 实验原理
• 2.2 系统与组分配比的确定
• 2.2.1 系统与基础组分的选用
• 2.2.2 组分配比的确定
• 2基自洁净玻璃的制备过程'>2.3 TiO₂基自洁净玻璃的制备过程
• 2.3.1 前驱体溶胶的配制
• 2.3.2 基础玻璃片的处理
• 2薄膜的制备'>2.3.3 TiO₂薄膜的制备
• 2.4 小结
• 第三章 自洁净玻璃的表面结构研究
• 3.1 结构分析与测试方法
• 3.1.1 差热-热重（DTA-TG）谱测定
• 3.1.2 X射线衍射（XRD）谱测定
• 3.1.3 红外光谱（IR）测定
• 3.1.4 扫描电子显微（SEM）观察及能谱（EDS）实验
• 3.2 实验结果与讨论
• 2薄膜从凝胶向结晶的转变'>3.2.1 Fe-TiO₂薄膜从凝胶向结晶的转变
• 3.2.2 涂层与基础玻璃的结合
• 3.2.3 自洁净玻璃涂层的表面形貌
• 3.3 小结
• 第四章 自洁净玻璃的光催化活性研究
• 2光催化氧化机理'>4.1 TiO₂光催化氧化机理
• 4.2 光催化活性测试与分析
• 4.3 实验结果与讨论
• 4.3.1 不同掺铁量对光催化活性的影响
• 4.3.2 不同镀膜层数对光催化活性的影响
• 4.4 小结
• 第五章 自洁净玻璃的亲水性能和透光性能研究
• 2表面超亲水性机理'>5.1 TiO₂表面超亲水性机理
• 5.2 表面粗糙度对润湿角的影响
• 5.3 润湿角的测定
• 5.4 透光率的测定
• 5.5 实验结果与讨论
• 5.5.1 不同镀膜层数对润湿角的影响
• 5.5.2 不同2000 PEG加入量对润湿角的影响
• 5.5.3 涂层厚度及2000 PEG加入量对透光率的影响
• 5.6 小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢