二氧化鈦光催化材料的制備及性能評(píng)價(jià).pdf

1、半導(dǎo)體光催化技術(shù)是一項(xiàng)環(huán)境友好的技術(shù)，在環(huán)境領(lǐng)域，尤其是在水質(zhì)凈化方面的應(yīng)用前景誘人。在諸多半導(dǎo)體光催化材料中，TiO2由于具有化學(xué)穩(wěn)定性好、光催化效率高，成本低、無毒等優(yōu)點(diǎn)，已成為國內(nèi)外環(huán)境科學(xué)工作者的研究熱點(diǎn)。本文對(duì)TiO2光催化劑的制備過程進(jìn)行了探討，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究相應(yīng)的負(fù)載技術(shù)，將粉體TiO2固定至相應(yīng)的載體上，從而更有利于TiO2在環(huán)境領(lǐng)域中的光催化降解。主要研究內(nèi)容包括：
　　 ⑴以鈦酸丁酯為前驅(qū)體，無水乙醇

2、為溶劑，冰醋酸為螯合劑，鹽酸為催化劑，采用溶膠－凝膠法制備納米TiO2光催化材料，并用微波對(duì)溶膠－凝膠制備方進(jìn)行改進(jìn)。通過X射線衍射、掃描式電子顯微鏡、能量色散譜儀、紫外－可見光譜分析儀和傅里葉變換紅外光譜分析儀對(duì)所制備的粉體材料進(jìn)行了結(jié)構(gòu)、形貌、組成及吸收光譜等方面的檢測。對(duì)制備材料的一些重要參數(shù)，如水解劑的量，反應(yīng)中各物質(zhì)的摩爾比率以及鍛燒溫度等分別進(jìn)行了討論，并獲得了最佳制備條件。研究結(jié)果表明，最佳工藝條件為：反應(yīng)物中各物質(zhì)的摩爾

3、比率[鈦酸丁酯]：[無水乙醇]：[水]=1:30:4，體系的pH=2，并采用550℃的煅燒溫度。在本實(shí)驗(yàn)條件下，用微波改進(jìn)的溶膠－凝膠法能夠比一般的溶膠－凝膠法制備出更好的晶粒，該樣品在光譜吸收特性方面能夠使吸收光譜發(fā)生紅移。
　　 ⑵以泡沫鎳為載體，通過采用復(fù)合鍍技術(shù)對(duì)粉體TiO2進(jìn)行負(fù)載化。其中所用的復(fù)合鍍技術(shù)包括復(fù)合電鍍和化學(xué)復(fù)合鍍。復(fù)合電鍍是以鎳板為陽極，載體泡沫鎳為陰極，在加入了TiO2顆粒并不斷攪拌的經(jīng)典瓦特型鍍液中

4、進(jìn)行的。在電鍍過程中，對(duì)幾個(gè)重要因素如陰極電流密度(JA)、鍍液中TiO2的加入量(p)、施鍍時(shí)間(T)、鍍液的pH值以及用不同的表面活性劑對(duì)鍍液中的顆粒進(jìn)行分散分別進(jìn)行了討論，結(jié)果表明，最佳的工藝條件如下：JA=30mA/cm2，p=10g/L，T=30min，pH=4.0，并且選擇陰離子表面活性劑(十二烷基苯磺酸鈉)對(duì)顆粒的分散效果最好。另一種復(fù)合鍍技術(shù)即化學(xué)鍍Ni－P-TiO2，考察了pH和溫度對(duì)鍍液穩(wěn)定性的影響，研究了鍍液中Ti

5、O2含量與鍍層中TiO2含量的關(guān)系。結(jié)果表明，鍍液的pH宜維持在4～5之間，溫度大概為90℃，鍍液中TiO2的含量為5～10g/L。該條件下制得的樣品，其鍍層中TiO2的含量約為9％。
　　 ⑶光催化性能的評(píng)價(jià)是通過選用活性黑GR作為模擬的污染物，在紫外光的照射下對(duì)其進(jìn)行光催化氧化降解進(jìn)行的。本文所制備的TiO2粉末，其性能評(píng)價(jià)均在懸浮液的體系下進(jìn)行，結(jié)果表明，在煅燒溫度為550℃時(shí)，粉體樣品的光催化性能最好，在此條件下通過傳統(tǒng)