高硅氧纖維負載TiO2的制備及其光催化性能的研究.pdf

1、作為一種重要的半導體材料，納米二氧化鈦被廣泛地應用在光催化、太陽能電池和環(huán)境污染治理等領域。而TiO2的能帶間隙(Eg=3.2eV)比較大，光催化性只能展現在波長較短且太陽光中含量又非常低的紫外光下;因此TiO2的光能效利用率很低。本文分別制備了釹離子(Nd3+)、鐠離子(Pr3+)摻雜的納米TiO2粉體，又因為TiO2粉末的顆粒細小使得其在水溶液中不容易發(fā)生降沉、容易發(fā)生凝聚、難分離回收且易造成水體的二次污染等缺點，本文通過將催化劑固

2、定化的方法進行改進。目前光催化反應中相對于普通玻璃、金屬板、普通釉磚等多數載體而言，高硅氧纖維以其優(yōu)越的導光性能、穩(wěn)定性好、價格低和高比表面積等優(yōu)勢從眾多載體中脫穎而出。
　　 本論文采用溶膠凝膠法分別制備了Nd3+、Pr3+摻雜納米TiO2粉體和高硅氧纖維負載TiO2薄膜，研究反應原料、煅燒時間、煅燒溫度、原料配比等工藝因素對產物的影響;考察不同煅燒溫度、煅燒時間、稀土元素摻雜量、薄膜敷涂及陳化時間等制備工藝對稀土摻雜TiO2

3、(Re-TiO2)的微觀結構和光催化性能的影響。通過X-射線衍射(XRD)、透射電子顯微鏡(TEM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、紫外可見近紅外光譜儀(UIS)和X射線光電子能譜(XPS)等測試分析手段分別對TiO2粉體和薄膜的物相，形貌和光學性能進行了表征。結果說明:
　　 (1)對于純TiO2粉末，通過研究可知形成穩(wěn)定溶膠時間最長的原料體積比為鈦酸丁酯∶無水乙醇∶水∶二乙醇胺為19∶85∶1∶5。在400℃下，煅燒6h得到的純

4、TiO2粉末以銳鈦礦相存在且對甲基橙的光催化降解率最佳可達36.5％。
　　 (2)對于Nd-TiO2粉末，在550℃下，煅燒6h得到的Nd-TiO2（0.5wt％）粉末以銳鈦礦相存在且對甲基橙的光催化降解率最佳可達64.5％。此條件下得到Nd-TiO2粉末的平均晶粒尺寸達到約9.5nm，吸收波長閾值紅移約50nm。
　　 (3)對于Pr-TiO2粉末，在500℃下，煅燒6h得到的Pr-TiO2（0.5wt％）粉末以銳鈦

5、礦相存在且對甲基橙的光催化降解率最佳可達61％。此條件下得到Nd-TiO2粉末的平均晶粒尺寸達到約10nm，吸收波長閾值紅移約50nm。
　　 (4)對于高硅氧纖維負載Nd-TiO2薄膜，在550℃下，煅燒6h，Nd摻雜量為0.5wt％得到Nd-TiO2薄膜的涂覆次數為4～5次時其光催化性能效果最優(yōu)，對甲基橙的光催化降解率最高可達98.5％。
　　 (5)對于高硅氧纖維布負載Pr-TiO2薄膜，在550℃下，煅燒6h，P