82金属离子纳米tio2薄膜的制备及超亲水性

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1、华东师范大学硕士学位论文掺杂金属离子纳米TiO<,2>薄膜的制备及超亲水性姓名：申树芳申请学位级别：硕士专业：物理化学指导教师：徐承天200805012008届华东师范火学硕士学位论文中文摘要Ti02薄膜具有优异的光催化和光诱导超亲水特性，在光催化降解有机物、染料敏化太阳能电池以及防雾、自清洁等领域有着广阔的应用前景。提高Ti02薄膜对可见光的利用率，以及薄膜亲水性的稳定等便成了一个非常具有实际意义的研究课题。在Ti02的光催化应用方面，掺杂Rh、V、Ni、Cd、Cu、Fe等金属元素或其氧化物，可使Ti02在400nm'--'600nm光谱响应普遍有所增强。

2、选用合适的金属或其氧化物，可以降低激发波长。本文把这一思路用于超亲水性研究，选择碱土金属锶(Sr)，稀土金属镧(La)和过渡金属镍(Ni)、铁(Fe)对Ti02进行掺杂，得到一系列复合薄膜，并对这些薄膜进行表征，分析掺杂金属对Ti02薄膜亲水性的影响。研究内容分为三部分：首先，以钛酸丁酯作为前驱物，采用溶胶．凝胶法制备出均匀透明的SrO．Ti02、La203-Ti02和NiO—Ti02溶胶；其次，采用浸渍．提拉法在普通载玻片上制备出SrO．Ti02、La203．Ti02和NiO．Ti02薄膜；最后，通过X射线衍射(XRD)和红外光谱(瓜)等测试方法表征粉末的

3、结构，用紫外．可见分光光度计(UV-Vis)N定薄膜的透光率，用接触角测试仪测定薄膜的接触角，评价其超亲水性。研究了热处理温度、掺杂量、光照强度和光照时间等因素对薄膜亲水性和光催化性的影响。研究结果表明：(1)X射线衍射(XRD)分析发现，掺杂适量Srz+之后，SrO-Ti02粉末中Ti02晶粒尺寸变小。纳米SrO．Ti02薄膜表面吸附的羟基含量增多且稳定，可提高Ti02薄膜的超亲水特性。当掺杂量(摩尔分数)为1．O％时，SrO-Ti02薄膜的超亲水性状态可以保持一周。经紫外光照60rain后，纳米SrO-Ti02薄膜表面与水的接触角接近于0。，完全铺展在薄

4、膜表面，表现出良好的亲水性。(2)与纯TiQ薄膜相比，掺杂La3+使Ti02粉末的粒径变小，La203一Ti02薄膜具有更好的光诱导超亲水性。当掺杂量为0．5％，热处理温度为500℃时，纳米La203-Ti02薄膜在黑暗处避光放置72h后仍能表现出良好的超亲水性。掺杂La3+的Ti02薄膜在可见光范围就可以有吸收，拓宽了光谱响应范围，其透光率达到70％。(3)纳米NiO．Ti02薄膜表面与水的接触角随着镀膜层数的增加而逐渐增大。涂二层时，NiO．Ti02薄膜表面与水的接触角增大20。；涂三层时，薄膜表面与水的接触角变化不大。经过1h紫外光照后，所有涂层的接触

5、角均显著减小，表现出亲水性。作为对比实验，研究了紫外光照对纳米Fea03．Ti02薄膜亲水性的影响，当掺杂量为1．5％时，超亲水性良好。(4)SrO．TiO。薄膜和La203-Ti02薄膜均优于Ti02薄膜的光催化活性。经过60min紫外光照后，掺杂量为1。5％的SrO．Ti02薄膜和掺杂量为1．0％的2008届华东师范大学硕士学位论文中文摘要La203．Ti02薄膜光催化活性较好。研究表明，与纯Ti02薄膜相比，SrO．TiOz和La203-Ti02粉末qbTi02粒径变小。经紫外光照后，掺杂量为1．0％SrO．Ti02薄膜具有良好的超亲水性。La203．

6、Ti02薄膜在可见光范围就可以有吸收，拓宽了光谱响应范围。SrO．TiO。和La203．Ti02薄膜均优于Ti02薄膜的光催化活性。关键词：n02薄膜，超亲水性，掺杂，接触角，光催化22008届华东师范大学硕士学位论文ABSTRACTTi02filmhasexcellentphotocatalyticandphotoinductionsuperhydrophiliccharacteristics．Ithasbroadapplicationprospectsinfieldsofcatalyticdegradationoforganicmatterintheli

7、ght，desensitizedsolarcells，antifoggingandself-cleaning．ItWasimportanttoraisetheutilizationrateofvisiblelightandtomaintainhydrophiliestabilityofTi02film．IntheapplicationofTi02，spectralresponseofTi02dopedbyRb，VNi，Cd，CrgFeormetaloxideswillbegenerallywideninthe400nm～600nm．Asuitablemeta

8、loritsoxideCallincreasehyd