择优取向的二氧化钛薄膜低温液相法制备研究

发布时间：2017-07-17 03:18

  本文关键词：择优取向的二氧化钛薄膜低温液相法制备研究

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【摘要】：随着时代的日益进步,人类需要的资源越来越多,对环境所造成的压力也越来越大,环境污染和能源问题日趋紧张,如何处理增多的污染物也是人们关心的焦点。太阳能是绿色资源,可再生,具有丰富的能量,而且清洁、廉价,对环境没有任何的污染,是实现社会可持续发展的基础。因此,如何高效地转化、利用与储存太阳能是21世纪科学研究中的重要课题。TiO_2的作为一种高效的光催化材料,研究日趋成熟,其稳定性好,光催化能力强,适合广泛应用。本文采用液相沉积法在低温条件下制备纳米TiO_2薄膜,不需要对其进行高温处理,即具有高度晶化。沉积薄膜对基底材料的要求也很少,可以在多种材料上应用。而且TiO_2薄膜可以循环多次利用,不易造成二次污染。{001}晶面择优取向的锐钛矿型TiO_2薄膜具有较高的光催化活性。文中主要对TiO_2薄膜的制备工艺进行详细研究:对LPD法沉积TiO_2薄膜的四个主要参数:沉积温度、沉积液浓度、沉积时间、沉积液pH值,做了详细的研究。综合和平衡各种因素对TiO_2薄膜沉积的影响,在70℃水浴温度下,沉积液中氟钛酸铵和硼酸的浓度比为1:3,氟钛酸铵溶液的浓度为0.03M,溶液酸碱度pH值用盐酸溶液调节为2.0,水浴沉积3小时,所制备的TiO_2薄膜取向明显,结晶度良好,薄膜致密。对薄膜的取向性进行了研究,发现氟离子影响薄膜发生{001}晶面取向。而且薄膜中的毛细管力使薄膜产生裂纹,需要对薄膜的晶粒尺寸和液体的表面张力加以控制。在LPD法沉积TiO_2薄膜时,薄膜的基底预处理和负离子消耗剂的选择都对沉积产生影响。本文还对聚合物表面沉积薄膜进行了探究。首先在PMMA和PP基底上成功制备出了多种元素掺杂的TiO_2薄膜,并且薄膜出现了吸收带边蓝移。随后,在聚酯纤维和医用纱布表面也沉积制备出了TiO_2薄膜。并对TiO_2薄膜的光催化性能进行研究。在采用医用纱布作为基底时,TiO_2薄膜在2小时的光催化降解10mg/L的罗丹明B溶液,采用氙灯光源,效率达到97%,具有优良的光催化效率。
【关键词】：二氧化钛薄膜 液相沉积 择优取向 光催化 低温
【学位授予单位】：安徽建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ134.11;TB383.2
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 引言10-11
• 第一章 绪论11-23
• 1.1 研究背景11
• 1.2 二氧化钛薄膜的基本性质11-15
• 1.3 二氧化钛薄膜的研究进展15-21
• 1.3.1 物理制备方法制备TiO_2薄膜15-17
• 1.3.2 化学制备方法制备TiO_2薄膜17-21
• 1.4 二氧化钛薄膜的应用21-22
• 1.4.1 表面自清洁21
• 1.4.2 抗菌净化21
• 1.4.3 其他应用21-22
• 1.5 本文的研究意义和主要内容22-23
• 第二章 实验内容及表征方法23-28
• 2.1 实验部分23-25
• 2.1.1 实验材料及仪器23-24
• 2.1.2 基片预处理24
• 2.1.3 沉积液制备24-25
• 2.1.4 薄膜制备25
• 2.1.5 TiO_2薄膜光催化降解罗丹明B溶液25
• 2.2 表征方法25-28
• 2.2.1 X射线衍射仪26
• 2.2.2 扫描电子显微镜（SEM）26
• 2.2.3 紫外可见分光光度计26-27
• 2.2.4 傅里叶变换红外光谱仪27-28
• 第三章 玻璃基板二氧化钛薄膜的前期研究28-33
• 3.1 基底处理对薄膜沉积的影响28-30
• 3.2 氟离子消耗剂对薄膜沉积的影响30-31
• 3.3 薄膜开裂问题研究31-32
• 3.4 薄膜取向性生长研究32
• 3.5 本章小结32-33
• 第四章 玻璃基板二氧化钛薄膜的制备研究33-46
• 4.1 沉积液浓度对薄膜沉积的影响33-35
• 4.2 水浴温度对薄膜沉积的影响35-37
• 4.3 水浴时间对薄膜沉积的影响37-39
• 4.4 酸碱度pH值对薄膜沉积的影响39-44
• 4.5 本章小结44-46
• 第五章 柔性基底二氧化钛薄膜的制备研究46-55
• 5.1 PMMA基底二氧化钛薄膜的制备研究46-49
• 5.2 PP基底二氧化钛薄膜的制备研究49-51
• 5.3 织物基底二氧化钛薄膜的制备研究51-52
• 5.4 织物基底二氧化钛薄膜的光催化性能52-54
• 5.5 本章小结54-55
• 结论与展望55-56
• 参考文献56-63
• 致谢63-64
• 作者简介及读研期间主要科研成果64

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 秦铁男;马立群;刘敏基;袁亮;丁毅;;非金属材料表面化学镀中活化工艺的改进及发展方向[J];中国表面工程;2010年01期

2 于华;李新军;郑少健;徐刚;;Ni控制掺杂TiO_2薄膜的光电化学及光催化活性[J];无机化学学报;2006年06期

3 崔玉民;;影响纳米材料TiO_2光催化活性的因素[J];稀有金属;2006年01期

4 赵文宽,方佑龄;光催化活性TiO_2薄膜的低温制备[J];物理化学学报;2002年04期

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本文编号：551769