氟碳鋁單板表面納米N-TiO2薄膜的低溫制備.pdf

1、TiO2由于可利用太陽光作為激發(fā)光源、無二次污染、可重復(fù)利用、化學(xué)性能比較穩(wěn)定等優(yōu)點,受到越來越多研究者的關(guān)注。但是有以下幾個主要問題限制了TiO2在光催化技術(shù)方面的應(yīng)用:
　　(1)光生載流子(e-、h+)比較容易復(fù)合,從而影響到TiO2的光催化效率,使得TiO2光催化技術(shù)很難與常規(guī)的環(huán)保技術(shù)競爭。
　　(2)以TiO2為首的半導(dǎo)體光催化劑一般帶隙較寬(例如TiO2銳鈦礦型的禁帶寬度Eg=3.2eV),僅僅能夠被波長≤38

2、7nm的紫外光吸收,然而太陽光中紫外光部分占總能量還不足4％,其余為可見光,不能充分的利用太陽光,這極大程度上限制了其實際應(yīng)用。
　　大量的實驗證明,使用非金屬改性,特別是N-TiO2可以有效的拓寬到可見光區(qū),從而提高N-TiO2的光催化效率;根據(jù)國內(nèi)外目前對非金屬摻雜或者共摻雜改性TiO2的研究狀況,本文進一步探索了N-TiO2溶膠的低溫制備工藝及其N-TiO2薄膜負載氟碳鋁單板表面的方法。
　　本文以鈦酸丁酯作為先驅(qū)體,

3、無水乙醇作為溶劑,乙酰丙酮為螯合劑,濃HCl為催化劑,采用sol-gel法低溫制備N-TiO2溶膠,得到具有自清潔功能的氟碳鋁單板。改變原始 TiO2溶膠中的體系pH值、醇鈦比、水浴溫度等參數(shù)及改變N-TiO2溶膠中的氮鈦比等參數(shù),制備出以銳鈦礦為主體、具備親水性和光催化活性的 N-TiO2。采用XRD、光學(xué)顯微鏡、SEM、DTA、FTIR、UV-Vis等測試手段對制備的N-TiO2進行了微觀特性和N-TiO2薄膜形貌上的表征分析;同時

4、所制備的光催化劑的可見光活性采用MB的降解來表征其光催化活性。
　　研究結(jié)果表明:
　　(1)即固定鈦酸丁酯、無水乙醇、蒸餾水、乙酰丙酮及尿素的摩爾比為1:10:120:0.4:0.06時,隨著pH值的變化,納米N-TiO2晶體中銳鈦礦相的主峰漸漸地減弱,金紅石相增多;pH=2的納米N-TiO2晶體具有較好的結(jié)晶度和晶型。
　　(2)當(dāng)鈦酸丁酯:蒸餾水:乙酰丙酮及尿素的摩爾比為1:120:0.4:0.06, pH=2時

5、,隨著醇鈦摩爾比的減小,得到了許多銳鈦礦和金紅石型的混合晶型,幾乎沒有明顯的變化;同時醇鈦摩爾比對 N-TiO2溶膠的光催化性能幾乎沒有影響。
　　(3)固定鈦酸丁酯、無水乙醇、蒸餾水、乙酰丙酮及尿素的摩爾比為1:10:120:0.4:0.06,pH=2時,隨著水浴溫度的減小,更容易得到銳鈦礦型;水浴溫度85℃時,出現(xiàn)了更多的金紅石相。但是在水浴溫度增高的環(huán)境中制備得到的N-TiO2溶膠具有更好的光催化性能;所以當(dāng)水浴溫度65℃的