二氧化钛纳米材料的溶胶凝胶法制备及其光催化性能研究.pdf

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1、三氢丝丛纳苤挝牡鲍渣邃赶脏洼剑叠丞基当焦丝：眭能珏究⑧论文作者签名：趁丝幽指导教师签名：丝论文评阅人1：逡建玺评阅人2：奎亟评阅人3：缝盟盘评阅人4．’-__■____________________●_■_■-_______-__l_■-■●__l_-_-I_-__-_l_-_--_--_●l____________-___-ll●-一评阅人5：答辩委员会主席：途逛玺委员1：委员2：委员3：委员4：委员5：李岛查!l垂鲣至盘宝邀蕉逮至煎筮iAuthor’ssignatureSupervisor’Ssign

2、atureExternalReviewers：ExaminingCommitteeChairperson："ExaminingCommitteeMembers：Dateoforaldefence：巡丛曼h窆，2Q!!浙江大学研究生学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得逝婆太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已

3、在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：动罐壹两签字日期：加¨年弓月J1日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解塑江太堂有权保留并向国家有关部门或机构送交本论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权浙堑太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：；长糊签字日期：加Jf年弓月¨日剔磁轹型多签字日期：210tr年多月／，日摘要摘要纳米二氧化钛(Ti02)光催

4、化材料具有氧化能力强、光催化活性高、稳定、无毒等优点，在环保领域，建筑领域，农业领域等得到了广泛的应用。本研究通过溶胶．凝胶法制备了三种不同形态的Ti02纳米材料，分别为Ti02纳米粉末，Ti02薄膜和Ti02纤维，并分别对其各项性能进行了研究。本文首先介绍了Ti02纳米材料及其光催化机理和影响因素，突出了Ti02在光催化领域的优势。在此基础上，展开了Ti02纳米晶的溶胶凝胶法低温制备的研究，并通过添加不同的成膜剂来制备Ti02薄膜，从而达到固定Zi02的目的。研究发现Ti02薄膜的光催化活性远差于Ti02

5、纳米晶，于是本研究又利用溶胶凝胶法制备了Ti02纤维，提高了Ti02的光催化性能，同时也固定了Zi02，并通过Au的掺入来提高Ti02纤维的光催化活性。本研究利用X．Ray衍射CXRD)，透射电镜(TEM)，高分辨透射电镜(HRTEM)，能量弥散X射线探测器(EDS)，紫外可见吸收光谱(UV-ⅥsAbs)，原子力显微镜(AFM)及接触角等测试手段研究了Ti02的结晶性能、微观结构、亲水性能及光催化性能，主要研究如下：在室温下，利用钛酸丁酯在过量的水中进行水解缩聚反应制得锐钛矿相的Ti02纳米晶，粒径为3~4

6、nm，且晶粒尺寸分布均匀。研究发现，样品的光催化活性随着水与钛酸丁酯的摩尔比n的增大先增大后减小，当n=120时，样品光催化活性最高。另外，将制得的Ti02粉末分别对甲基橙、亚甲基蓝及罗丹明B进行光降解发现，罗丹明B最易降解，其次为亚甲基蓝，甲基橙最难降解。在水性Ti02溶胶中加入有机成膜剂(PVP、PEG)并通过喷涂法制得Zi02薄膜样品。研究结果表明，添加PVP的Ti02薄膜表面较平整，膜厚度约为600rim；添加PEG的Ti02薄膜表面粗糙度大，膜厚约为300nlTl。另外，PVP及PEG的加入均提高

7、了Ti02薄膜的亲水性能；当加入PVP或小分子量的PEG时，薄膜光催化性较差，而加入大分子量PEG，薄膜光催化性能较好。当PEG分子量为6000，加入量为10％时，Zi02薄膜样品的各项性能最好。采用溶胶凝胶法制备了Ti02及Au／Ti02复合纤维，研究结果表明，热处理后的Ti02呈锐钛矿结构，随着温度的升高，Ti02结晶度提高；加入的Au在Ti02纤维中形成了Au颗粒，颗粒尺寸为7．15nm。Au的掺入显著地提高了Ti02纤维的光催化活性，且其光催化活性随着Au的掺入量的增加而增大。关键词：Ti02；溶胶

8、凝胶法；低温；PVP；PEG；光催化AbstractNano．scaledTi02materials，whichhavemanygoodcharacteristicssuchaspowerfuloxidationstrength，highphotocatalyticactivity,highchemicalstability，nontoxicityandSOon，havebeenwidelyusedinthefi