改性纳米TiO,2及其复合涂层的制备及性能研究

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1、改性纳米Ti02及其复合涂层的制备及性能研究摘要纳米Ti02是一种高活性的催化剂，在净化空气、处理污水等方面具有重要的应用价值。本文针对纳米n02粉体的光吸收仅限于紫外光区、量子产量低等不足，采用溶胶．凝胶法，以过渡金属元素、稀土元素单掺杂以及非金属元素和金属元素双掺杂来改善纳米Ti02的性质。针对纳米Ti02粉体分散到水介质中会产生催化剂难以回收再利用的问题，本文采用电化学的方法实现了与Ni．P基质共沉积，制备纳米Ti02复合涂层。利用X射线衍射、扫描电镜及电子能谱等方法表征了改性纳米粉体以及纳米复合涂层的组织结构、表

2、面形貌和成分，研究了复合涂层的显微硬度并评价了改性纳米粉体和复合涂层的光催化性能。采用溶胶．凝胶法制备Ce．Ti02、Co．Ti02和Zn．Ti02粉体。通过改变热处理温度来控制改性纳米Ti02粉体的相变过程，可获得粒径小、纯度高的一元掺杂纳米Ti02光催化剂。改性Ti02的最佳的热处理温度为500℃。三种元素的最佳掺杂浓度分别为0．6％、O．5％、O．8％，其最佳光催化降解率分别为67％、75％、62％。在采用溶胶．凝胶法制备Ce．Ti02、Co．Ti02和Zn．Ti02光催化剂的基础上，对三种粉末进行渗氮处理。N的掺

3、杂提高了Ti02的光催化活性，三种粉末对甲基橙的降解率分别达到83％、94％、76％。Ni．Co．P．纳米Ti02复合涂层的电沉积液最佳配方为：Ti02为69／L，施镀温度为60℃，表面活性剂为200mg／L，搅拌速度为200r／min，电流密度为5删，在最佳工艺配方条件下制备的复合涂层中纳米Ti02的复合量达到7．53％；在最佳工艺条件下制备的Ni．Co．P．纳米Ti02复合涂层的光催化性能与纳米Ti02粉体的光催化性能大致相近，略低于粉体的光催化性能。关键词：纳米Ti02；改性；溶胶．凝胶；光催化性能；电沉积；复合涂

4、层PreparationandPropertiesofModifiednano—Ti02anditCompositeCoatingsAbstractNano．Ti02materialshavegreatapplicationValuesinwastewateI缸eatmentandairpurificationbecauseofitshighphotocatalyticproperties．Lightabsorptlonofnano．Ti02powderisonlylim“edinUVandnano—Ti02haslow

5、erquantumyleld·Inthispaper，rare．earthelementortransistionmetalelementmono’dopednano．Ti02andnonmetalelementandmetalelementcopednano。IlU2wasprepaeredtoimprovethepropertiesofnano-Ti02usingsol-gelmethod·CatalystlsdifnculttorecoveryandreusewhenNano—Ti02powderweredlspe

6、rsedlnwatermedium．Tosettlethisproblem，thenano—Ti02particleswereIntroducedIntoplatingbathbasedonplatingNi．Co-Ptomakethenano-Ti02particlesandNl、co、Pmatrixco．deDosittoobtainnano-Ti02compositecoatings·Microstructure，morphologyandcompositionofdopednano-Ti02andcomposlt

7、ecoatmgswerecharacterizedbVXRD，SEMandEDStechniques．TheMicro-hardnessotcompositecoatingswasinvestigatedasweUasphotocatalyticpertormanceotdopednano．Ti02andnano—Ti02compositecoatings·Ce．Ti02、Co。Ti02andZn．Ti02powderwaspreparedbysol。gelmethod-。I。heparticlesizeandphase

8、transformationprocessofone—elementdopednano·‘I1【)2canbecontr01ledbychangingheat—treatingtemperaturetheone-elementdopednano．Ti02withsmallsizeandhighpuritywereob