新型高效光催化玻璃薄膜的制备工艺研究

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1、硕士学位论文MASTER’SDISSERTATION论文题目新型高效光催化玻璃薄膜的制备工艺研究作者姓名成星星学科专业环境工程指导教师王帅杰副教授2015年5月I中图分类号：××××学校代码：10216UDC：×××密级：公开工学硕士学位论文新型高效光催化玻璃薄膜的制备工艺研究硕士研究生：成星星导师：王帅杰副教授申请学位：工学硕士学科专业：环境工程所在单位：环境与化学工程学院答辩日期：2015年5月授予学位单位：燕山大学IIADissertationinEnvironmentalEngineeringRESEARCHONPREPARATIONTECHNOLOGYOFADVANCED

2、HIGH-EFFICIENCYPHOTOCATALYTICTHINFILMSbyChengXing-xingSupervisor:AssociateProfessorWangShuai-jieYanshanUniversityMay,2015III燕山大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《新型高效光催化玻璃薄膜的制备工艺研究》，是本人在导师指导下，在燕山大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承

3、担。作者签字：日期：年月日燕山大学硕士学位论文使用授权书《新型高效光催化玻璃薄膜的制备工艺研究》系本人在燕山大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归燕山大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解燕山大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权燕山大学，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日IV摘要摘

4、要二氧化钛（TiO2）是目前最常用的光催化材料之一，但其存在易散失、对太阳光的利用率低等缺陷，进而限制了其实际应用性能。为提升TiO2材料的实用价值，本文以玻璃为载体，采用溶胶凝胶法制备了高效改性TiO2光催化玻璃薄膜。首先，通过正交实验，对TiO2溶胶凝胶的制备工艺参数，包括水钛摩尔比、煅烧温度、煅烧时间、陈化时间进行优化，得到最佳的TiO2溶胶凝胶的制备工艺参数。其次，鉴于纯TiO2对太阳光的利用率较低，为了提升TiO2光催化薄膜的太阳光催化活性，本文对TiO2光催化薄膜进行了掺杂改性研究。选取铁（Fe）元素对TiO2进行了金属元素掺杂改性，氮（N）元素对其进行了非金属元素掺杂

5、改性，同时进行了铁、氮元素的共掺杂改性。通过太阳光条件下，对室内空气中典型污染物甲醛的光催化降解，确定了各类掺杂方式的最佳掺杂比例，并对各类改性薄膜进行了XRD、SEM及EDS、TEM、UV-vis表征分析。结果表明，铁氮共掺杂的改性效果最好，最佳掺杂比例为1%（Fe），25%（N）。再次，为探究掺杂TiO2光催化玻璃薄膜的实际性，本研究模拟室内污染空气，评价Fe/N共掺杂TiO2光催化薄膜对室内典型污染物甲醛、氨、苯的光催化降解效果。同时，考察了其光催化稳定性。结果表明，Fe、N共掺杂TiO2光催化薄膜对室内空气污染有较好的治理效果，稳定性良好，应用潜力颇大。最后，从催化剂的类型

6、、污染物的类型、催化剂的用量以及污染物的初始浓度四个影响层面对TiO2光催化降解反应分别进行动力学拟合，分析了光催化降解的反应机制和影响机制。其光催化降解动力学符合一级动力学模型，其污染物降解的机制为发生在催化剂表面的化学反应。关键词：制备工艺，玻璃薄膜，掺杂改性，光催化，稳定性V燕山大学工学硕士学位论文AbstractTitaniumdioxide(TiO2)isoneofthemostcommonlyusedphotocatalyticmaterials.Butit’sdisadvantagesofeasylossandlowutilizationrateofsunlightl

7、imitsitspracticalapplicationgreatly.InordertoimprovethepracticalpropertyofTiO2,inthisstudythehighefficiencydopedTiO2photocatalyticglassfilmswerepreparedbythesol-gelmethodwiththeglassascarrier.Firstly,thefourtechnologicalparametersinclud