雙元素摻雜TiO2粉體及薄膜的光催化及抗菌性能研究.pdf

1、納米TiO2具有優(yōu)異的光催化活性,它能將環(huán)境中存在的某些有害有機物降解成無毒物,還能殺死細菌,因而在水處理和環(huán)境消毒中得到了較為廣泛的應用。然而,納米TiO2的催化活性嚴重依賴紫外光源,催化過程中光生電子和空穴易復合的缺點大大降低了其催化活性。上述兩個問題制約了納米TiO2的進一步應用,因而成為該類材料應用過程中亟待解決的問題。
　　為解決上述兩個問題,本文嘗試采用溶膠-凝膠法制備了Fe、Gd共摻雜納米TiO2粉體,同時采用溶膠浸

2、漬-提拉法獲得Ag、Zn共摻雜TiO2納米薄膜。采用XRD、SEM、TEM、TG-DSC、UV-Vis、XPS以及可見光光催化降解甲基橙和抗菌測試等測試方法對所制備材料的形貌和性能進行了表征,實驗結(jié)果如下:
　　在Fe、Gd共摻雜體系中,摻雜能提高TiO2從銳鈦礦向金紅石相的晶型轉(zhuǎn)變溫度,減小晶粒尺寸;摻雜還能拓展TiO2對可見光的響應,摻雜量較少時,這種響應是兩種摻雜元素的協(xié)同作用,摻雜量較多時,可見光區(qū)的響應主要受Fe摻雜量的

3、影響;同時摻雜Fe和Gd的TiO2可見光光催化活性遠高于單獨摻雜Fe和Gd或者未摻雜的TiO2粉體,這表明摻雜不僅能擴展TiO2粉體對可見光的響應,而且能夠阻止光生電子和空穴易復合。本論文獲得的最佳摻雜量(質(zhì)量分數(shù))為Fe:Gd:TiO2=0.05:0.05:100,最佳熱處理溫度為550℃,此時晶粒尺寸為10.23 nm。
　　對Ag、Zn共摻雜納米TiO2薄膜的研究表明,Ag和Zn元素的摻雜在一定程度上抑制了TiO2的晶粒長大