纳米膜的合成研究进展

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1、摘要：Ti02光催化氧化技术是一种有效的环境污染控制技术，近年來受到广泛的关注。负载型的Ti02纳米膜可以解决粉体光催化剂的分离和回收困难等问题,但是较低的比表面积使其光催化活性降低，从而限制了它的实际应用。木论文以提高Ti02纳米膜光催化效率为目的，制备了锐钛矿纳米颗粒膜和纳米线膜，研究了不同结构材料的可控性制备条件及其光催化性能；通过对Ti02纳米管阵列膜进行元素硅的掺杂改性，提高Ti02的紫外光催化效率；同时，采用光电催化氧化技术阻止光生电子和空穴的简单复合，有效提高了Ti02纳米结构膜的光催化量子产率。关键字：Ti02纳米结构膜；Ti02纳米管阵列；硅掺杂；光

2、电催化Abstract:PhotocatalyticoxidationusedTi02,oneofthemostattractivetechniquesforenvironmentalpollutioncontrO1.hasbeenwidelyinvestigated.TheimmobilizedTi02nanofilmcouldsolvetheseparationandrecoveryproblemsofpowderyphotocatalyst,butdecreasingthephotocatalytic(PC)activityduetoitslowersurfac

3、earea.whichhampersitspracticalapplication•Inthepresentwork,anatasenanoparticlesfilmandnanowiresfilmwerepreparedinordertoimprovethePCactivityofTi02nanofilm.11leshape一tunablepropertiesofsynthesizablenanomaterialsandtheirPCcapabilitieswereinvestigated.Thesiliconmodificationcouldimprovetheu

4、ltravioletPCactivityofTi02nanotubearraysfilm.Meanwhile，photoelectrocatalytic(PEC)oxidationCanpreventthesimplecombinationofphotogeneratedelectronsandholes,consequentlyimprovingthePCefficiencyofTi02.Keywords:Ti02NanostructuredFilm；Ti02NanotubeArray；SiliconDoping；Photoelectrocatalysis摘要21弓

5、I言42国内外相关领域研究进展52」Ti02光电催化技术的研究背景及进展52.1.1Ti02的晶型和能带结构52.1.2Ti02光电催化技术的研究背景72.2TiO2光催化活性的影响因素82.2.1晶型的影响82.2.2晶粒尺寸的影响92.2.3比表面积的影响92.2.4电场对TiO2纳米膜光催化性能的影响93TiO2纳米薄膜的制备方法103」溶胶凝胶法1()3.2模板合成法113.3水热合成法124超细TiO2颗粒表面包覆SiO2纳米膜的研究124」TiO2的单分散及反应pH值的确定134.2温度对SiO2包覆的影响135纳米膜的研究廿的和意义136结语14参考文献

6、151引言近年来，随着环境污染问题的日益严重以及能源短缺问题的日益尖锐，人们的环保意识逐渐增强，各国政府更是投入了大量的人力和物力力图开发能将各种污染物无害化的实用技术。1972年，日木的Fujihsima和Hongda首次报道了Ti02作为光催化剂水解制氢，至此半导体的光催化技术以其独特的优势引起了学术界的广泛关注，己成为一项高效的、有前景的高级氧化技术。Ti02光催化剂具有价廉、无毒、高活性、性能稳定、无二次污染、反应条件温和、能有效氧化水中儿乎所有冇机污染物等突出优点，因而被人们公认为是一种新型的绿色环保催化剂。Ti02光催化氧化技术也是近年來国内外最活跃的研究

7、领域Z-o然而，Ti02的液固体系仍然存在光催化量子效率低和光催化剂粒子难以回收和再利用等问题，制约了Ti02光催化技术的发展和利用。将Ti02光催化剂负载在合适的基体上可以解决催化剂颗粒的易流失、分离冋收困难等问题，但是由于其有效利用面积减少，在光催化过程中岀现的量子效率低的问题更加突岀。近年来，很多研究都表明电化学辅助的光催化法（即光电催化法）可以有效地提高Ti02的光催化效率。该法以光催化剂作为光阳极，利用一定的外加偏压将光生电子迅速转移至对极，有效抑制了光生电子一空穴的复合，因而有效的提高了光催化量子效率。功能材料的性质在很大程度上取决于它们