二氧化钛溶胶—凝胶制备及光催化性能研究

发布时间：2017-03-25 02:11

  本文关键词：二氧化钛溶胶—凝胶制备及光催化性能研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文制备了醇体系和水体系两种二氧化钛(TiO_2)溶胶。用醇体系的溶胶制备了稳定性好、有较高光催化活性的TiO_2薄膜;用水体系的溶胶在低温下制备了有光催化活性的TiO_2膜。具体研究内容如下: (1) 以钛酸丁酯为前躯体,异丙醇为溶剂,乙酰丙酮为鳌合剂,硝酸为催化剂制备了醇体系的溶胶,用浸渍提拉法制备了TiO_2薄膜。 考察了加水量,焙烧温度,镀膜次数等条件对TiO_2膜光催化降解甲醛溶液的影响。结果表明,用r=6(r为水与钛酸丁酯的摩尔比)的溶胶,镀膜5次,在450℃焙烧1h有较好的光催化活性。利用扫描电镜(SEM),X-射线衍射分析(XRD),热重(TG)分析等表征手段,考察了加水量对TiO_2性能的影响。从SEM来看,用r=6的溶胶制备的TiO_2薄膜表面较粗糙一些。干凝胶的TG分析表明,r=6的比r=2的更容易脱除有机物和水分。XRD结果表明,r=6比r=2样品由锐钛矿向金红石相转变温度要高出60℃左右。 在自然光(太阳光)照射下,考察了TiO_2薄膜的光催化活性。制备的TiO_2光催化活性高于Degussa P_(25),且稳定性好,可重复多次使用。具有一定的实际应用价值。 (2) 以钛酸丁酯为前躯体,水为溶剂,硝酸、醋酸为催化剂,在低温(40℃)下制备了以水体系的溶胶。用浸渍提拉法制备了TiO_2薄膜。 用光催化分解硬酯酸来表征TiO_2薄膜的光催化活性,结果表明,制备的TiO_2薄膜不需经过高温处理,就有较好的光催化活性。可以在塑料等不耐高温的载载体上制备出有光催化活性的TiO_2薄膜。 改变溶胶制备温度和酸催化剂的种类,制备了不同的溶胶,并将溶胶制成粉末,在不同的温度下处理。结果表明,随溶胶制备温度的提高,样品中金红石相的含量越少。醋酸不仅能抑制板钛矿相的生成,而且增加了锐钛矿相向金红石相转变的温度。
【关键词】：二氧化钛 光催化 溶胶-凝胶 低温制备 相转变温度
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：O643.36
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目录7-10
• 引言10-11
• 1 文献综述11-27
• 1.1 纳米二氧化钛光催化原理11-13
• 1.1.1 半导体和纳米材料11
• 1.1.2 纳米半导体的特殊性质11-12
• 1.1.3 纳米二氧化钛(TiO_2)的光催化原理12-13
• 1.2 纳米TiO_2薄膜的制备方法13-15
• 1.2.1 液相法14
• 1.2.2 化学气相沉积制备方法14-15
• 1.2.3 物理气相沉积制备方法15
• 1.2.4 电化学制备方法15
• 1.2.5 喷雾热分解制备方法15
• 1.2.6 自组装制备方法15
• 1.3 溶胶-凝胶法简介15-22
• 1.3.1 Sol-gel法基本原理15-17
• 1.3.2 Sol-gel法的优缺点17-18
• 1.3.3 溶胶-凝胶过程的主要反应18
• 1.3.4 溶胶-凝胶的影响因素18-22
• 1.4 影响二氧化钛光催化活性的因素22-25
• 1.4.1 表面羟基含量22-23
• 1.4.2 膜的厚度及孔径23
• 1.4.3 晶型23-24
• 1.4.4 基片24
• 1.4.5 掺杂其它物质24-25
• 1.4.6 光强25
• 1.5 国内外发展现状及发展趋势25-26
• 1.6 课题意义及研究内容26-27
• 2 实验部分27-34
• 2.1 实验药品及主要仪器设备27-28
• 2.2 玻璃片的清洗28
• 2.3 醇体系溶胶配制及薄膜制备28-30
• 2.4 水体系溶胶的配制及薄膜的制备30-31
• 2.5 TiO_2薄膜的光催化活性评价方法31-34
• 2.5.1 光催化降解甲醛溶液31-32
• 2.5.2 光催化分解降解甲基蓝溶液32
• 2.5.3 光催化分解硬酯酸32-34
• 3 表征分析手段34-37
• 3.1 扫描电镜(SEM)分析34
• 3.2 透射电镜(TEM)分析34
• 3.3 红外光谱(FT-IR)分析34-35
• 3.4 热重(TG)分析35
• 3.5 X-射线衍射(XRD)分析35-37
• 4 结果与讨论37-61
• 4.1 用醇体系溶胶制备TiO_2薄膜工艺优化37-41
• 4.1.1 煅烧温度对薄膜催化活性的影响37-38
• 4.1.2 煅烧时间对薄膜催化活性的影响38-39
• 4.1.3 镀膜次数对光催化降解甲醛活性的影响39-40
• 4.1.4 加水量对TiO_2膜光催化活性的影响40-41
• 4.1.5 小结41
• 4.2 醇体系溶胶中加水量对TiO_2性能影响41-47
• 4.2.1 加水量对TiO_2光催化膜表面粒径大小的影响42-43
• 4.2.2 加水量对TiO_2光催化膜表面形貌的影响43-44
• 4.2.3 不同加水量的干凝胶的热重分析44-45
• 4.2.4 加水量对TiO_2相转变温度的影响45-47
• 4.2.5 小结47
• 4.3 TiO_2薄膜在自然光下光催化活性的研究47-50
• 4.3.1 光催化活性的测定47-48
• 4.3.2 光催化活性的比较48-49
• 4.3.3 光催化剂的稳定性49-50
• 4.3.4 小结50
• 4.4 纳米TiO_2的低温制备及晶相转变研究50-61
• 4.4.1 表征与分析50-53
• 4.4.2 反应温度对晶相转变的影响53-55
• 4.4.3 醋酸加入对晶相转变的影响55-58
• 4.4.4 焙烧时间对样品晶相转变的影响58-59
• 4.4.5 光催化分解硬脂酸59-60
• 4.4.6 小结60-61
• 5 结论61-62
• 参考文献62-66
• 附录A 中华人民共和国国家标准居住区大气中甲醛卫生检验标准方法分光光度法GB／T 16129—199566-69
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况69-70
• 致谢70-71
• 大连理工大学学位论文版权使用授权书71

【引证文献】

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1 刘媛;龙千明;白云鹤;吕斯濠;范洪波;;掺入SiO_2对TiO_2热催化剂的影响[J];工业催化;2010年09期

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4 刘媛;负载型TiO_2-SiO_2/ZrO_2的制备及热催化分解医疗有机废物的研究[D];华南理工大学;2010年

5 艾青;木质素基两性表面活性剂的合成及多孔钛材料的制备[D];东北林业大学;2010年

6 徐克涛;纳米二氧化钛薄膜材料制备及光催化性能研究[D];大连理工大学;2012年

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本文编号：266514