【摘要】：納米二氧化鈦(Ti02)光催化材料具有氧化能力強、光催化活性高、穩(wěn)定、無毒等優(yōu)點,在環(huán)保領域,建筑領域,農(nóng)業(yè)領域等得到了廣泛的應用。本研究通過溶膠-凝膠法制備了三種不同形態(tài)的Ti02納米材料,分別為Ti02納米粉末,Ti02薄膜和Ti02纖維,并分別對其各項性能進行了研究。 本文首先介紹了Ti02納米材料及其光催化機理和影響因素,突出了Ti02在光催化領域的優(yōu)勢。在此基礎上,展開了Ti02納米晶的溶膠凝膠法低溫制備的研究,并通過添加不同的成膜劑來制備Ti02薄膜,從而達到固定Ti02的目的。研究發(fā)現(xiàn)Ti02薄膜的光催化活性遠差于Ti02納米晶,于是本研究又利用溶膠凝膠法制備了Ti02纖維,提高了Ti02的光催化性能,同時也固定了Ti02,并通過Au的摻入來提高Ti02纖維的光催化活性。本研究利用X-Ray衍射(XRD),透射電鏡(TEM),高分辨透射電鏡(HRTEM),能量彌散X射線探測器(EDS),紫外可見吸收光譜(UV-Vis Abs),原子力顯微鏡(AFM)及接觸角等測試手段研究了Ti02的結晶性能、微觀結構、親水性能及光催化性能,主要研究如下： 在室溫下,利用鈦酸丁酯在過量的水中進行水解縮聚反應制得銳鈦礦相的TiO2納米晶,粒徑為3-4 nm,且晶粒尺寸分布均勻。研究發(fā)現(xiàn),樣品的光催化活性隨著水與鈦酸丁酯的摩爾比n的增大先增大后減小,當n=120時,樣品光催化活性最高。另外,將制得的Ti02粉末分別對甲基橙、亞甲基藍及羅丹明B進行光降解發(fā)現(xiàn),羅丹明B最易降解,其次為亞甲基藍,甲基橙最難降解。 在水性Ti02溶膠中加入有機成膜劑(PVP、PEG)并通過噴涂法制得Ti02薄膜樣品。研究結果表明,添加PVP的Ti02薄膜表面較平整,膜厚度約為600 nm；添加PEG的Ti02薄膜表面粗糙度大,膜厚約為300 nm。另外,PVP及PEG的加入均提高了Ti02薄膜的親水性能；當加入PVP或小分子量的PEG時,薄膜光催化性較差,而加入大分子量PEG,薄膜光催化性能較好。當PEG分子量為6000,加入量為10%時,Ti02薄膜樣品的各項性能最好。 采用溶膠凝膠法制備了TiO2及Au/TiO2復合纖維,研究結果表明,熱處理后的Ti02呈銳鈦礦結構,隨著溫度的升高,Ti02結晶度提高；加入的Au在Ti02纖維中形成了Au顆粒,顆粒尺寸為7-15 nm。Au的摻入顯著地提高了Ti02纖維的光催化活性,且其光催化活性隨著Au的摻入量的增加而增大。
【圖文】：

圖1.1TioZ晶型結構示意圖Fig.1.1ThestrueturediagramofTiqerystallineo:納米材料的特性材料(也稱作超微粒)，是指材料粒徑在1一100lun之間的微粒而成的新型凝聚體。它具有許多與傳統(tǒng)的晶體和非晶體不同子尺寸效應、表面效應、小尺寸效應和宏觀量子隧道效應等113了納米材料在熔點、蒸氣壓、相變溫度、化學反應性、光學性性形變等許多物理和化學方面都顯示出特殊的性能。量子尺寸效應。粒子尺寸下降到某一值時，金屬費米能級附連續(xù)變?yōu)殡x散，由于納米顆粒所含電子數(shù)少，能級間距不再趨立的能級，由此導致納米顆粒的催化、光學、電磁和超導等叫做量子尺寸效應。)表面效應。納米粒子的表面原子與總原子之比隨著納米尺寸

第一章文獻綜述高，關鍵是要減少電子一空穴對的復合率，，提高電子和空穴的分離率。對空穴而言，電荷遷移的速率和概率，主要取決于導帶和價帶邊的位置以及的氧化還原電位。熱力學允許光催化氧化反應能夠發(fā)生的條件是:受體導體導帶電勢低，供體電勢要比半導體價帶電勢高。
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：O614.411;O643.36

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本文編號：2554044