掺杂型纳米tio2光催化薄膜制备及性能研究

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1、万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其它人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国工程物理研究院或其它教育机构的学位或证书使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：壹丹签字日期：)011年妒月加日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解并接受中国工程物理研究院研究生部有关保存、使用学位论文的规定，允许论文被查阅、借阅和送交国家有关部门或机构，同时授权中国

2、工程物理研究院研究生部可以将学位论文全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。学位论文作者签名：盘丹签字同期：列1年印月Ⅺ日导师签名：易■矿絮／签字同期：7．-o／／年华月如日万方数据掺杂型纳米Ti02光催化薄膜制各及性能研究摘要能源问题和环境问题是当今世界面临的两大焦点问题。新型清洁能源的开发和利用、环境污染物的降解和治理是确保社会高速发展的基础。TiOz薄膜在一定光照作用下可以催化降解有机污染物、抗菌杀菌，达到降低能耗、净化环境的目的，具有诱人的应用前景。本论文在文献综述的基础上，通过溶胶凝胶

3、(s01．gel)一浸渍提拉法在无水乙醇一浓盐酸．超纯水系统中，制备了不同摩尔配比的Ti02薄膜。通过X射线衍射(XRD)、紫外．可见光谱(UV-vis)、扫描电镜(SEM)及原子力显微镜(AFM)等分析测试手段，分析研究了无水乙醇、浓盐酸和超纯水对Ti02薄膜性能的影响，得出了不同物料配比下Ti02薄膜的晶粒尺寸、晶胞参数和表面粗糙度等方面的变化规律，最终得到了制备纳米Ti02薄膜的最佳摩尔配比：n(Ti(OBu)4)：n(C2H50H)：n(HCl)：n(H20)=1：25：1．0：2．0。在最佳配比下制备的Ti02薄膜稳定性好，表面致密

4、有序，均匀无裂痕，晶粒尺寸较小，表面粗糙度较小，所制的5层膜经过60min光照后，对甲基橙的降解率可达85％左右。研究了Fe／Ti02、V／Ti02和Co／Ti02薄膜的制备工艺，并通过x射线光电子能谱(XPS)、XRD和光催化活性测试对其进行了分析。XPS分析结果表明：在催化剂表面Fe以Fe203的形式存在，V以V205的形式存在，而Co则以复杂氧化物的形式存在。XRD分析结果表明：Fe／Ti02、VtTi02和Co／Ti02薄膜在600℃以下焙烧时均以锐钛矿的形式存在，700℃焙烧时均出现了金红石相；其中低含量Fe的引入(O．1％、0．5

5、％和1％)使得薄膜中Ti02的晶粒尺寸明显减小，而不同含量V和Co的引入则使得Ti02的晶粒尺寸呈不同程度的增加。以高压汞灯模拟紫外光，研究了掺杂Ti02薄膜光催化降解甲基橙的性能，光催化活性大小为：Fe／Ti02>V／Ti02>Co／Ti02。低含量Fe掺杂可以有效地提高薄膜的光催化活性，含量较高时光催化活性减弱，0．1％Fe／Ti02薄膜降解甲基橙的效率最高，可达98．21％。研究了Fe／Ti02薄膜的光催化抗菌活性。采用AFM、Raman、Uv．vis、正电子湮灭技术(PAS)和接触角测试等表征手段，从微观结构上对其进行了详细探讨。并以

6、高压氙灯模拟日光，研究了不同掺Fe含量Ti02薄膜对生理盐水中大肠杆菌的抗菌性能，结果表明：低含量Fe掺杂(0．1％、0．5％和1％)Ti02薄膜具有高于纯Ti02薄膜的抗菌性能，其中0．1％Fe／Ti02薄膜的抗菌性能最佳，可达96．67％。采用0．1％Fe／Ti02薄膜研究了印染废水中大肠杆菌的抗菌性能、印染废水中总细菌的抗菌性能以及地表水中总细菌的抗菌性能，结果表明：0．1％Fe／Ti02薄膜对各种水体中的细菌都具有良好的抗菌性能，其抗菌率分别为96．65％，95．57％和95％。本论文采用过渡金属掺杂的方法对纳米Ti02薄膜进行改性研

7、究，运用多种分析表万方数据掺杂型纳米Ti02光催化薄膜制备及性能研究征手段对其进行宏观和微观分析，通过系统的实验研究，解决了制膜物料配比的关键技术，建立了制备高效光催化活性Ti02薄膜的工艺，为Fe／Ti02薄膜在饮用水净化方面的应用奠定了基础，同时，也为其作为抗菌材料的实际应用提供了技术依据。关键词：Ti02薄膜；掺杂；大肠杆菌；总细菌；甲基橙；抗菌性能。万方数据掺杂型纳米Ti02光催化薄膜制备及性能研究ABSTRACTThetwobigfocusthattheworldfacesareenergyandenvironmentalprobl

8、ems．Thedevelopmentandutilizationofnewcleanenergy,andthedegradationandmanagementofe