纳米TiO2膜制备与光催化降解CHCl3.doc

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1、纳米TiO2膜制备与光催化降解CHCl3摘要：采用溶胶法制备纳米TiO2薄膜，其晶体为锐钛矿型。若加入PEG2000可使薄膜呈多孔状，并影响薄膜的透光率。纳米TiO2薄膜对CHCl3的光降解有很好的催化性能，而多孔状纳米TiO2薄膜的催化性能更优，光催化条件下的CHCl3分解率接近90％。关键词：纳米TiO2薄膜光催化CHCl3Nano-sizedTiO2FilmPreparationandPhotocatalyticDegradationofTrichloromethaneLIUZhao-hui1，QULing-

2、po2，SHIDong-wen3　　Abstract：Thenano-sizedTiO2filmispreparedbysol-gelmethodandthecrystalisofanatasetype.AdditionofPolyethyleneGlycol2000(PEG2000)willmakethefilmintheporousshape,whichwillaffecttransmittancyofthefilm.Thenano-sizedfilmhasfavorablecatalyticeffectont

3、hephotocatalytildegradationofCHCl3,andtheporousnano-sizedfilmhasmuchmorecatalyticeffect.ThedecompositionrateofCHCl3underthephotocatalyticconditionisapproximatedto90%.　　Keywords:nano-sizedTiO2film;photocatalysis;trichloromethane(CHCl3)　　纳米TiO2可将许多有机化合物氧化、分解成CO2

4、和H2O，在处理有机污染物方面有极好的应用前景［1～3］，但粉末状纳米TiO2悬浮于光催化体系中存在流失、回收及分离等诸多问题［3］。近年来，国内外就纳米TiO2光催化剂的固定和纳米TiO2薄膜的制备做了许多工作，其中溶胶法制备纳米TiO2薄膜是目前研究最多的一种制备方法［4］。相对于化学气相沉积和溅射制膜而言，该法具有设备简单、容易控制、条件温和、能大面积制膜等优点。试验采用溶胶法在普通载玻片上以1.5mm/min的浸提速度制备光催化薄膜，分别以SEM、XRD、UV对纳米TiO2薄膜进行表征，并进行了纳米TiO2

5、薄膜光催化分解CHCl3的研究。1　试验内容及方法1.1　纳米TiO2薄膜的制备　　溶胶制备方法见参考文献［5］，得到稳定、均匀、清澈透明的淡黄色溶胶后，以洁净载玻片作基体，浸入溶胶中以浸渍提拉法制备，提拉速度为1.5mm/min。湿膜在100℃时干燥5min后，放入马福炉内以500℃焙烧1h，重复上述操作可得不同厚度的薄膜。41.2　纳米TiO2薄膜的表征　　用H—600(Hittachi)电镜观察纳米TiO2薄膜的表面状态和薄膜厚度；以D/MAX—3BXRD、Cu靶、35V—30mA来确定纳米TiO2薄膜的晶型

6、和粒径；以UV—1601PC紫外可见分光光度计测量纳米TiO2薄膜在200～800nm范围内的透光率。1.3　光催化试验　　在自制玻璃反应器中放入一定浓度的CHCl3水溶液和面积为5cm2的纳米TiO2薄膜，以8W的防水汞灯插入反应体系中，接口处用聚四氟乙烯薄膜严密封紧后进行电磁搅拌，按GB5750—85的标准方法测定CHCl3的浓度，以此评价纳米TiO2薄膜的催化活性。2　结果与讨论2.1　晶型、厚度与透光率　　以基本组分的溶胶分别浸渍提拉不同次数制膜，薄膜厚度可通过扫描电镜和重量法获得，如图1所示。　　TiO2

7、薄膜的厚度与提拉次数有很好的线性关系，第1次镀膜的厚度为0.13μm，第2次以后的每次镀膜增加的厚度为0.08μm。　　向基本组分的溶胶中分别添加0.5、1.0、1.5、2.0g的PEG2000,浸提10次制膜，用电镜观察薄膜表面。当不加PEG2000时，TiO2薄膜由40～80nm的球型颗粒组成，且具有平整的组织；溶胶中加入PEG2000后，薄膜开始产生多孔结构，而孔的大小和数量与PEG2000的投加量有关。当溶胶分别含有0.5、1.0、2.0g的PEG2000时，薄膜产生的气孔孔径分别为30～70nm、100～

8、250nm和200～450nm。　　在浸提次数相同的条件下，380nm处UV—VIS透光率与PEG2000的投加量的关系如图2所示。　　由图2可见，随着PEG2000投加量的增加，多孔TiO2薄膜的透光率逐渐下降，这是由于随着PEG2000的增加，TiO2薄膜的气孔增多，这显著增加了TiO2薄膜的不均匀性，且孔径已接近入射光波长，散射增强，导致透光率显著下降