纳米TiO2膜的制备及光催化降解甲基橙的研究

• 作 者: 刘丽秀
• 出 处: 四川大学
• 发表日期: 2006年期
• 关键词: TiO2薄膜 金属离子掺杂 贵金属沉积 光催化活性 甲基橙

TiO₂光催化降解有机污染物是一种新型的环境治理技术，该方法可将众多有机物完全矿化去除。由于粉末态TiO₂在使用过程中存在分离与回收再生困难的问题，因此固载化的TiO₂薄膜作为绿色环保材料可望在空气净化、废水处理、抗菌除菌、除污防雾、自清洁等多方面作出积极贡献。 本文首先以普通载玻片为载体，以钛酸丁酯为钛源，无水乙醇为溶剂，采用溶胶凝胶-浸渍提拉法制备了TiO₂薄膜，以及含SiO₂底膜的TiO₂薄膜。实验结果表明，制备最佳的TiO₂薄膜的工艺条件为：焙烧温度500℃，焙烧时间1.5h，膜层数为6。当用稀硝酸对TiO₂薄膜进行后处理或在载体上预镀SiO₂底膜，其光催化活性明显提高。 然后制备了含SiO₂的TiO₂复合薄膜，并制备了稀土元素La、Ce非均匀修饰的SiO₂-TiO₂复合薄膜。结果表明，SiO₂掺杂的TiO₂薄膜与未掺杂SiO₂的TiO₂薄膜相比，其光催化活性提高了20％；对于稀土金属离子掺杂的复合薄膜，采用非均匀方式掺杂效果明显优于均匀方式掺杂，且La、Ce均有各自的最佳掺杂量，分别为0.2mol％、0.04mol％，此时其光催化活性分别提高了15％、42％。 分别以水为溶剂，H₂O₂为络合剂制备含TiO₂的水溶胶，并通过在水溶胶中引入造孔剂聚乙二醇以及Zn（NO₃）₂等制备过渡金属修饰的多孔纳米TiO₂复合薄膜。结果表明，引入过渡元素Zn会对TiO₂薄膜活性产生明显的不利影响；负载的TiO₂薄膜的活性随使用次数的增加并无明显的降低，再生性能好；而当膜层数较少时薄膜中TiO₂的负载量与膜层数之间存在线性关系。