玻璃表面TiO2薄膜的制备及其光催化活性的增强方法

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1、武汉理工大学硕士学位论文玻璃表面TiO<,2>薄膜的制备及其光催化活性的增强方法姓名：张谢群申请学位级别：硕士专业：材料学指导教师：赵修建;余家国2003.5.1摘要由于二氧化钛光催化材料在空气净化、饮用水消毒和工业废物的处理等方面有着非常广泛的应用前景，因而引起了世界各国政府和科学家们的普遍重视。由于粉末状光催化剂在使用过程中存在分离与回收困难以及产生二次污染等问题，因而薄膜光催化剂逐渐成为一个新的研究热点。钠钙玻璃由于价格便宜而且非常普通，在其表面涂上高光催化活性的Ti02薄膜将会使其在自洁净玻璃等环保领域具有广阔的使用前景。然而有研究表明，玻璃中钠钙离子的存在对Ti02薄膜的

2、光催化活性是有害的。为发展新的生态建筑材料和环境协调材料，拓展二氧化钛在建筑材料领域的应用，该论文研究了普通玻璃表面Ti02纳米薄膜的溶胶-凝胶工艺制备和光催化活性的增强方法。通过s01．gel工艺分别在钠钙玻璃和预涂Si02涂层的钠钙玻璃基体上制备了H02光催化纳米薄膜。然后用1MHN03水溶液对煅烧后的薄膜进行酸处理。X射线衍射(Ⅺ∞)测量了Ti02纳米薄膜的晶型和晶粒尺寸：x射线光电子能谱(Ⅺ，S)研究了酸处理前后Ti02薄膜中元素的价态、化学位移和组成；扫描电镜(s跚)观察了酸处理前后Ti02纳米薄膜的表面形貌；紫外可见光谱(Uv．VIS)表征了酸处理前后Ti02纳米薄膜玻

3、璃的透光率和吸收阈值。用甲基橙水溶液的光催化脱色来评价nD2薄膜的光催化活性。研究结果表明：在热处理过程中钠钙离子容易从玻璃基体扩散到Ti02薄膜内，在Ti02颗粒表面和本体形成光生电子和空穴的复合中心，同时抑制具有光催化活性的锐钛矿相Ti02的形成。通过在钠钙玻璃与Ti02薄膜之间涂覆Si02涂层可以有效阻止钠离子从玻璃基体向"ri02薄膜的扩散，从而使表面预镀Si02层Ti02薄膜的光催化活性明显提高；普通玻璃表面的Ti02纳米薄膜经HN03处理后，薄膜的光催化活性明显增强。这是由于Ti02纳米薄膜中的钠离子浓度降低以及表面羟基含量增加的缘故。关键词：Ti02纳米薄膜；Sol-

4、gel工艺；制备；表征：光催化活性；表面酸处理：硝酸AbstractTi02photocatalystshaveattractedagreatdealofaRenfionduetoitspromisingenvironmentalapplicationinairpurification,waterdisinfection．hazardouswasteremediation,andwaterpurification．However．theUSeofconventionalpowdercatalystsresultsindisadvantagesinrecycleandseparati

5、on,alsoproducingpollutionaiderthereaction．Preparationofthecatalystcoatedasthinfilmthenhasbeenafocusofattention．Sodalimeglassiscomnlonandlowincost．HighphotoactiveTi02thinfilmonthesurfaceofsodalineglasswiHmakeithaveawidespreadapplicationinenvironment．However，ithasfoundthatsodiumionsinTi02thinfil

6、mdiffusedfromtheglasssubstratcduringheattreatmenthavedeleteriouseffectsonthephotocatalyficactivityofTi02．Todevelopnewecotypicbl

7、ildingandenvironmentalharmonymaterialsandextendtheuseofthephotocatslyticn02thinfilmsinthefieldofbuildingmaterials，thisthesispresentsthepreparationandtheenhancementmet

8、hodsforthephotocamlyticofn02thinfilmonthesurfaceofsodalimeglass．啊02nanom咖rthinfilmswe他preparedonsodadimegIa站andpre-coatedSi02sodalimegla辎viasol-gelmethod,respe商vely．Theas-calcinedTi02oanometerthinfilmswerethentreatedbydippingtheminalMHN