铁离子掺杂TiO,2基自洁净玻璃的溶胶-凝胶制备及其光催化性能研究

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1、中文摘要摘要：近年来，随着世界范围内环境污染问题的日益增多，利用Ti02光催化剂进行环境净化已经引起了广泛的关注和重视。传统上多采用Ti02粉末作为光催化剂，但这种光催化剂在应用中存在许多缺点，如反应过程中必须搅拌、反应后催化剂难于分离等，因而限制了其实际应用。为了解决Ti02粉末光催化剂难以应用、光催化效率低的缺点，拓展其应用领域，进一步深入研究Ti02表层光化学原理，制备"ri02光催化薄膜是一条行之有效的解决途径。目前，具有强光催化活性的Ti02基自洁净玻璃是研究Ti02光催化最活跃的一个研究热点之一。本文采用溶胶凝胶法配备了掺铁Ti02溶胶，以载玻片为衬底

2、，制备出具有光催化活性的掺铁"ri02镀膜自洁净玻璃，研究了整个制备工艺流程中各因素对其光催化活性的影响，并对掺铁Ti02自洁净玻璃亲水性能做了分析。研究结果表明：(1)实验所制备的光催化薄膜主要由粒径为几十纳米的Fe203和Ti02颗粒构成，铁离子掺杂有效地提高自洁净玻璃的光催化活性，掺杂铁与钛摩尔比最佳值为0．007：1；(2)在热处理时玻璃体中的Na、Ca等元素已经向薄膜层渗透，渗透距离为两层膜厚，三层膜的光催化效果显著，继续增加薄膜层数对光催化效果影响已经不太明显；(3)热处理温度直接影响Ti02的光催化效果，最佳热处理温度值为500。C，在该温度下Ti0

3、2由无定形过渡为锐钛矿型；(4)紫光灯的照射及弱酸搅拌条件下Ti02自洁净玻璃的光催化性能会急剧提高，其对甲基橙水溶液的光催化率可以达到47％；(5)铁离子掺杂有效提高Ti02薄膜光催化活性的同时会略微减弱薄膜的亲水性。关键词：铁离子；Ti02薄膜；自洁净玻璃；溶胶凝胶工艺；光催化活性；分类号：ABSTRACTABSTRACT：EnvironmentalpurificationusingTi02photo—catalystshasattractedagreatdealofattentionwiththeincreasingnumberofrecentenviron

4、mentalproblemsintheworld．However,theuseofconventionalTi02powdercatalystsresultsindisadvantagesinstirringduringthereactionandinseparationafterthereaction．Preparationofthecatalystcoatedasthinfilmwillmakeitpossibletoovercomethesedisadvantagesandtoextenditsindustrialapplications．Inorderto

5、overcomethefaultsofthepowdercatalystsandtoenhancethephoto·catalyticactivityofTi02，thesurfacestructureandthepropertyoftheself-cleaningglasshasbeenstudied．Nowadays，thestudyoftheself-cleaningglasswithTi02photo-catalyticthinfilmscoatedonisanactiveresearchofTi02photo-catalysts．Inthethesis，

6、theself-cleaningglasswithFe—Ti02photo-catalyticthinfilmcoatedonwaspreparedbysol-gelprogress．TheanalysisofthewholeprogressandtheinfluencingfactorofTi02photo-catalyticarethisthesis’maincontent．Thehydrophilicityoftheself-cleaningglassWasalsostudiedintheendofthisthesisTheresultsshowthat：(

7、1)Thephoto-catalyticthinfilmismainlycomposedofFe—Ti02particlesof10．100rim．TheadditionofappropriateamountofFe’+iseffectiveforimprovingthephoto．catalyticactivityofTi02．At【Fe]／[Ti】(molratio)=0．007，thehighestphoto—catalyticactivityisobtainedintheexperiment．(2)TheglasscoatedwithoneortwoTi0

8、2thin