二氧化钛薄膜材料的制备及其性能研究

关于制备二氧化钛薄膜和光催化性能的验证试验

2011年增刊 (42)卷

二氧化钛薄膜材料的制备及其性能研究

刁显珍,张思琦

(重庆科技学院化学化工学院,重庆401331)

摘 要: 采用溶胶 凝胶法,以钛酸丁酯[Ti(OC4O9)]4为原料,乙醇为溶剂,冰醋酸为抑制剂,制备了二氧化钛薄膜,同时以硝酸镧和硝酸镍为掺杂物制备了单掺、共掺的二氧化钛薄膜,研究了其可见光吸收性能和光催化降解性能。实验表明,掺杂后的二氧化钛薄膜在可见光区仍有明显吸收,掺镧的二氧化钛薄膜对亚甲基蓝降解效果较好,光催化降解率达到76.54%。

关键词: 二氧化钛;溶胶 凝胶法;制备;光催化降解中图分类号: TB3;TG14文献标识码:A文章编号:1001 9731(2011)增刊 0280 02

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1 引 言

近年来,随着全球工业化进程的迅速发展,环境问题日趋严峻。大量的化工原料的消耗,过度的自然资源的开发,使得生态环境日益恶化;全球温室效应,NOx和SOx引起的酸雨,空气污染等,这一切表明,人类的生存环境正面临严重的考验,各国都将环境污染治理作为头等大事,纷纷投入巨资用于环境进化材料和环境污染治理技术等方面的研究,其中光催化消除和降解污染物成为最活跃的一个研究方向。二氧化钛光催化剂以其光谱抗菌、除臭[1,2]和分解空气[3 5]和水中污染[6],不产生二次污染,可以重复利用等优点,展示了其在环境治理、水处理方面的巨大应用前景[7,8]。二氧化钛光催化剂还具有同传统光催化剂反应截然不同的一种新的性能 超亲水性,这种由光催化剂形成的超亲水性表面具有自清洁效果,并可以由降雨来维持。利用二氧化钛光催化氧化和超亲水性能,可以开发出新型的自清洁材料,与传统光催化剂相比有着更为广泛的应用前景。

在本研究工作中,采用溶胶 凝胶法制备二氧化钛薄膜材料,研究掺杂对二氧化钛薄膜的可见光吸收性能和光催化降解性能的影响等。

匀,组成混合液B;在恒温磁力搅拌下,将上述混合液B滴加到混合液A中,在pH=2,温度为30 ,搅拌速度450r/min下搅拌1h,得到均匀、透明的淡黄色溶胶C;将制得的淡黄色溶胶用浸提拉法成膜,把大小合适、经清洗、干燥后的载波片浸入到样品中以均匀速度提拉,然后放入干燥箱中干燥,最后放入马弗炉中煅烧,即得到二氧化钛薄膜。以硝酸镧和硝酸镍为掺杂物,按照上述同样的方法即可分别制得掺镧、镍的二氧化钛薄膜材料。

2.2 样品的性能研究

采用由上海天美科学有限公司生产的UV1102型紫外 可见分光光度计检测二氧化钛薄膜光吸收性能。光催化性能的研究是利用18W的直管形紫外高压汞灯(波长为253.7nm),照射TiO2降解亚甲基蓝水溶液完成。将TiO2薄膜的载玻片,浸入到50mL、50mg/L的亚甲基蓝溶液中,紫外光灯照射下(光源距液面20cm),每隔10min取样一次,然后在460nm处测定其吸光度的变化。

3 结果与讨论

3.1 紫外 可见光谱分析

由图1~4可知,在整个可见光波长410~750nm内,La和Ni掺杂TiO2的吸光度高于纯TiO2

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2 实 验

2.1 二氧化钛薄膜的制备

实验中以化学纯的钛酸丁酯[Ti(OC4O9)]4为原料,乙醇为溶剂,冰醋酸为抑制剂,将钛酸丁酯、乙醇、冰醋酸按一定比例混合,利用磁力搅拌器充分搅拌,使其均匀混合,得混合液A;将乙醇与去离子水振荡均

图1 纯TiO2的紫外 可见吸收光谱图Fig1PureTiO2UV Visabsorptionspectrum未掺杂的TiO2有较强的紫外光吸收能力,在波长>420nm的可见光区,吸收相对比较弱,其吸收边位于410nm,掺杂后的二氧化钛薄膜在360nm以后的吸光度虽然变小,但在波长>410nm的可见光区仍有明显的吸收。La/TiO2的吸收带边发生蓝移,可归因于量子尺寸效应的影响,Ni/TiO2、La Ni/TiO2的吸收带边分别从未掺杂时的410nm移至450和445nm左右,移动量分别为40和35nm,对可见光的吸收增强,也就是

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收到初稿日期:2010 08 10收到修改稿日期:2010 10 25通讯作者:刁显珍:),女,,

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