玻璃表面TiO2薄膜的制備及其光催化活性的增強(qiáng)方法

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1、武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文玻璃表面TiO<,2>薄膜的制備及其光催化活性的增強(qiáng)方法姓名：張謝群申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士專(zhuān)業(yè)：材料學(xué)指導(dǎo)教師：趙修建;余家國(guó)2003.5.1摘要由于二氧化鈦光催化材料在空氣凈化、飲用水消毒和工業(yè)廢物的處理等方面有著非常廣泛的應(yīng)用前景，因而引起了世界各國(guó)政府和科學(xué)家們的普遍重視。由于粉末狀光催化劑在使用過(guò)程中存在分離與回收困難以及產(chǎn)生二次污染等問(wèn)題，因而薄膜光催化劑逐漸成為一個(gè)新的研究熱點(diǎn)。鈉鈣玻璃由于價(jià)格便宜而且非常普通，在其表面涂上高光催化活性的Ti02薄膜將會(huì)使其在自潔凈玻璃等環(huán)保領(lǐng)域具有廣闊的使用前景。然而有研究表明，玻璃中鈉鈣離子的存在對(duì)Ti02薄膜的

2、光催化活性是有害的。為發(fā)展新的生態(tài)建筑材料和環(huán)境協(xié)調(diào)材料，拓展二氧化鈦在建筑材料領(lǐng)域的應(yīng)用，該論文研究了普通玻璃表面Ti02納米薄膜的溶膠-凝膠工藝制備和光催化活性的增強(qiáng)方法。通過(guò)s01．gel工藝分別在鈉鈣玻璃和預(yù)涂Si02涂層的鈉鈣玻璃基體上制備了H02光催化納米薄膜。然后用1MHN03水溶液對(duì)煅燒后的薄膜進(jìn)行酸處理。X射線衍射(Ⅺ∞)測(cè)量了Ti02納米薄膜的晶型和晶粒尺寸：x射線光電子能譜(Ⅺ，S)研究了酸處理前后Ti02薄膜中元素的價(jià)態(tài)、化學(xué)位移和組成；掃描電鏡(s跚)觀察了酸處理前后Ti02納米薄膜的表面形貌；紫外可見(jiàn)光譜(Uv．VIS)表征了酸處理前后Ti02納米薄膜玻

3、璃的透光率和吸收閾值。用甲基橙水溶液的光催化脫色來(lái)評(píng)價(jià)nD2薄膜的光催化活性。研究結(jié)果表明：在熱處理過(guò)程中鈉鈣離子容易從玻璃基體擴(kuò)散到Ti02薄膜內(nèi)，在Ti02顆粒表面和本體形成光生電子和空穴的復(fù)合中心，同時(shí)抑制具有光催化活性的銳鈦礦相Ti02的形成。通過(guò)在鈉鈣玻璃與Ti02薄膜之間涂覆Si02涂層可以有效阻止鈉離子從玻璃基體向"ri02薄膜的擴(kuò)散，從而使表面預(yù)鍍Si02層Ti02薄膜的光催化活性明顯提高；普通玻璃表面的Ti02納米薄膜經(jīng)HN03處理后，薄膜的光催化活性明顯增強(qiáng)。這是由于Ti02納米薄膜中的鈉離子濃度降低以及表面羥基含量增加的緣故。關(guān)鍵詞：Ti02納米薄膜；Sol-

4、gel工藝；制備；表征：光催化活性；表面酸處理：硝酸AbstractTi02photocatalystshaveattractedagreatdealofaRenfionduetoitspromisingenvironmentalapplicationinairpurification,waterdisinfection．hazardouswasteremediation,andwaterpurification．However．theUSeofconventionalpowdercatalystsresultsindisadvantagesinrecycleandseparati

5、on,alsoproducingpollutionaiderthereaction．Preparationofthecatalystcoatedasthinfilmthenhasbeenafocusofattention．Sodalimeglassiscomnlonandlowincost．HighphotoactiveTi02thinfilmonthesurfaceofsodalineglasswiHmakeithaveawidespreadapplicationinenvironment．However，ithasfoundthatsodiumionsinTi02thinfil

6、mdiffusedfromtheglasssubstratcduringheattreatmenthavedeleteriouseffectsonthephotocatalyficactivityofTi02．Todevelopnewecotypicbl

7、ildingandenvironmentalharmonymaterialsandextendtheuseofthephotocatslyticn02thinfilmsinthefieldofbuildingmaterials，thisthesispresentsthepreparationandtheenhancementmet

8、hodsforthephotocamlyticofn02thinfilmonthesurfaceofsodalimeglass．啊02nanom咖rthinfilmswe他preparedonsodadimegIa站andpre-coatedSi02sodalimegla輜viasol-gelmethod,respe商vely．Theas-calcinedTi02oanometerthinfilmswerethentreatedbydippingtheminalMHN