纳米TiO2薄膜光催化性能的研究进展

TiO2薄膜的光催化性能研究前景广阔，具有纳米结构特征(如晶粒尺寸纳米化，大比表面积，高孔隙度等)的TiO2薄膜的光催化活性明显改善。文中主要探讨了TiO2薄膜的光催化性能，介绍了晶型、比表面积、粒径等形态结构以及金属离子掺杂、半导体耦合、贵金属沉积、光敏化等多种改进技术对其光催化性能的影响，及其研究进展情况。     

掺Ag纳米TiO2薄膜的制备与光催化性能研究

利用钛酸四丁酯水解得到TiO2胶体溶液,加AgNO3得到掺Ag的TiO2胶体溶液;在室温下利用浸渍-提拉法制成透明的前驱体薄膜,通过煅烧处理得到掺Ag的TiO2薄膜,并在此基础上进行了光催化降解甲基橙的试验．结果表明：利用溶胶-凝胶法可制得TiO2薄膜,在钛酸四丁酯的乙醇溶液物质的量浓度为0．840mol／L、TiO2和Ag物质的量比为10：1条件下,掺Ag薄膜中TiO2颗粒的平均粒径大约为几十纳米,且分布较为均匀;煅烧温度显著影响TiO2(Ag)薄膜的光催化性能,煅烧温度为350℃时TiO2薄膜光催化能力最好;掺入Ag可以提高TiO2薄膜的光催化降解能力,本试验条件下TiO2和Ag物质的量比为10：1的TiO2(Ag)薄膜催化能力最强．     

TiO_2纳米晶和薄膜的制备及光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备了TiO2纳米晶和薄膜,分别用X射线衍射(XRD))和差热-热重分析(DTA-TGA)对不同温度热处理的样品进行了表征,并考察了薄膜的光催化性能.结果表明:在500℃焙烧2h制备的TiO2纳米晶及薄膜具有完整的锐钛矿相结构,粒径约30nm左右,60min内甲基橙降解率可达到90%,具有很好的光催化活性.     

Fe^3＋掺杂TiO2纳米薄膜及其光催化性能

用溶胶-凝胶法制备了Fe^3＋掺杂纳米TiO2薄膜，研究了不同Fe^3＋掺杂浓度的TiO2薄膜材料的光学性能、晶体结构和光催化性及三者之间的关系，并对相关机理进行了探讨．研究表明：铁掺杂量的不同使TiO2材料的光学性能、晶胞参数及光催化性等发生变化，其中以Fe^3＋掺杂0．3％～0．4％（摩尔分数）时具有最好的光催化性能，此时纳米TiO2薄膜具有锐钛矿结构，可见光透过率大于70％，紫外吸收限为366nm，比未掺杂的红移了6nm．     

Fe3+掺杂TiO2纳米薄膜及其光催化性能

用溶胶-凝胶法制备了Fe3+掺杂纳米TiO2薄膜,研究了不同Fe3+掺杂浓度的TiO2薄膜材料的光学性能、晶体结构和光催化性及三者之间的关系,并对相关机理进行了探讨.研究表明:铁掺杂量的不同使TiO2材料的光学性能、晶胞参数及光催化性等发生变化,其中以Fe3+掺杂0.3%～0.4%(摩尔分数)时具有最好的光催化性能,此时纳米TiO2薄膜具有锐钛矿结构,可见光透过率大于70%,紫外吸收限为366 nm,比未掺杂的红移了6 nm.     

水热法制备TiO2薄膜光催化降解性能的研究

以Ti(SO4)2水溶液为前驱物，尿素为沉淀剂，采用水热法制备了锐钛矿型TiO2薄膜研究了该薄膜光降解苯甲酸的性能以及TiO2薄膜光催化降解有机物的机理。     

微波辐射制备TiO2薄膜光催化性能研究

采用微波辐射法由溶胶制备出TiO2薄膜,用XRD和TEM对催化剂进行了表征。以甲基橙为模拟污染物,考察了微波功率和膜层厚度对TiO2光催化活性的影响,并实际考察了TiO2薄膜对啤酒废水的降解效果。结果表明：制备的TiO2薄膜具有较高光催化活性,微波功率300W时光催化活性最大,对啤酒废水具有良好的处理效果。     

掺镍离子纳米TiO2薄膜的制备及光催化性能分析

以钛酸四丁酯和无水乙醇为原料,加硝酸镍引入镍离子,采用溶胶-凝胶法和浸渍-提拉法在玻璃表面施涂膜层,镀膜速度控制在2～3mm/min.热处理以后,得到均匀透明的掺镍纳米TiO2薄膜.通过对样品分析得出:TiO2薄膜成分主要为锐钛矿相,且其纳米颗粒分布均匀,尺寸在50～100nm之间.对光催化降解甲基橙进行实验分析,结果表明:掺入镍离子后,提高了TiO2薄膜对甲基橙的光催化降解能力.不同的掺杂浓度,不同的烧结温度导致TiO2薄膜的光催化降解率不同.煅烧温度为400℃,掺镍摩尔浓度为3%时,光催化效果相对较好.     

纳米TiO2光催化薄膜的自然时效

利用Ti与H2O2直接氧化法、TiF4水解法及溶胶-凝胶法分别制备了不同纳米结构的TiO2光催化薄膜,研究了这些薄膜光催化降解Rhodamine B（RB）染料的效率．结果发现,不同纳米结构薄膜光催化降解RB的效率与薄膜在室温条件下陈放时间存在着一定的关系,即随着陈放时间的延长,薄膜的光催化性能有不同程度的提高,最后达到一个相对稳定的值,这种现象被称为“自然时效”,它的存在与否和薄膜的表面形貌、晶体结构及制备技术等无关．通过平行实验结果分析,认为“自然时效”现象的产生主要是由于薄膜表面羟基的形成引起的．     

TiO2的光催化活性及应用

通过对近年来TiO2光催化活性及其在环境保护领域的最新进展的研究,进一步探讨了提高TiO2光催化活性的新方法和新途径以及TiO2在降解水及空气污染物等方面出现的新问题.结果表明,金属离子掺杂给TiO2提供电子受体,可降低电子与空穴的复合;表面贵金属沉积降低了TiO2的带隙宽度,能形成更多的电子-空穴对;表面光敏化利用敏化剂在可见光下有较大激发因子的特性,可扩大激发波长范围;复合半导体之间的能级差别能使电荷有效分离,有利于发生电子转移,延长电子-空穴对的寿命.在TiO2对水及空气污染物的光催化降解中,一般原始物质的去除十分迅速,但并非所有污染物最终都能达到完全矿化,其光催化降解效率仍有待进一步提高.     

TiO2膜光催化法作为回用水处理工艺的试验研究

以印染废水为研究对象,探索了TiO2膜紫外光催化氧化法作为回用水处理工艺的可行性.实验证明,该技术具有使废水完全脱色、去除COD和BOD、杀菌消毒等综合性能,如果与除盐的工艺相结合,可以将废水处理成为工业冷却用水和生活杂用水.     

Cr沉积TiO_2复合薄膜的制备及其可见光催化性能

真空蒸镀法结合溶胶凝胶法成功制备Cr沉积TiO2三层复合薄膜.通过XRD、SEM、UV-vis等手段表征沉积Cr后的TiO2薄膜的结构、可见光吸收性能,以亚甲基蓝溶液为目标物评定其可见光光催化活性.结果表明:该法制备的Cr沉积TiO2复合薄膜,在723 K热处理后,蒸镀的金属层仍然为金属Cr,823 K时被氧化为Cr2O3.不同温度热处理后Cr沉积的TiO2复合薄膜在可见光区均表现出良好的光吸收性.而且随着热处理温度的升高,光吸收性能明显增强.降解实验表明,823 K热处理后的薄膜样品光催化性能最好.在可见光光照射2 h后,对亚甲基蓝溶液降解率接近40%.     

涂覆TiO2薄膜赤泥质陶瓷滤球的光催化性

利用溶胶-凝胶法在赤泥质多孔陶瓷滤球表面涂覆TiO2薄膜，采用TG-DTA、XRD、SEM等现代测试技术测试了样品的成分及微观结构；并通过测试其对甲醛和丙酮的分解率研究它的光催化性能。结果表明，经500℃、1h热处理后的涂覆TiO2薄膜的赤泥质多孔陶瓷滤球具有良好的光催化性能，且膜与赤泥质多孔陶瓷滤球基体结合牢固。     

TiO2光触媒降解甲醛影响因素的分析

以天津城市建设学院环境工程有限公司生产的TiO2光触媒来降解2%甲醛溶液,研究了TiO2光触媒降解甲醛的影响因素,包括光触媒用量、光源种类、光照强度和光催化载体.研究结果表明:光照强度越高和在紫外灯照射下,降解甲醛效率越高;加大光触媒用量能加快降解速率;光催化载体对降解效率没有影响.     

焦炭负载TiO2光催化降解阳离子艳红染料废水的研究

以Na2SiO3为黏结剂,将纳米TiO2固定在焦炭载体上,制备了负载型纳米TiO2光催化剂.并以此作催化剂,在紫外灯或太阳光照射下,对阳离子艳红染料废水进行光催化降解实验研究,探讨了催化剂投加量、外加氧化剂量、使用寿命和反应时间等因素对光降解反应的影响.实验结果表明,在紫外光或太阳光照射下、催化剂用量3 g/L、氧化剂(质量分数10%H2O2)为0.1 mL的条件下,质量浓度为20 mg/L的阳离子艳红染料废水经过20 min的处理,其脱色率达到96.5%.     

TiOSO4溶胶法制备纳米TiO2薄膜及其性能表征

采用工业偏钛酸与浓硫酸反应制得的TiOSO4为原料,通过溶胶法在不同基片上制得了纳米TiO2薄膜,并在450℃下进行了晶型转化。XRD分析表明组成薄膜的TiO2为锐钛型结构,一次粒径为10—20nm;经SEM扫描电镜与AFM原子力显微镜观测,组成薄膜TiO2纳米颗粒粒径均匀,组织致密连续,而且薄膜表面凹凸不平,增大了有效比表面积,有利于光催化反应进行;甲基橙溶液的光催化降解实验证明其能有效降解有机物,光降解效果一定范围内随着涂膜次数增加而提高,当涂膜多于5次以后,此种效果增加不明显。     

AFM分析磁控溅射法制备的TiO2纳米薄膜

采用磁控反应溅射法，在室温条件下制备了TiO2纳米薄膜，用原子力扫描显微镜(AFM)分析考察了溅射功率、溅射时真空室压力等工艺参数对薄膜结晶状态、晶粒尺寸的影响．实验结果表明，在室温下，只有溅射功率大于100W以上时，才能形成粒子结晶完全的纳米薄膜，随着溅射功率的增加，真空室溅射气压的降低，薄膜中TiO2粒子尺寸显著增大；随着溅射时间的延长，薄膜厚度增加．并根据溅射薄膜的成膜机理，讨论了实验工艺参数对薄膜微结构的影响。     

TiO2/ZnO及掺Ag+水溶胶抗紫外性能研究

以钛酸丁酯和乙酸锌为前驱物,制备TiO2-ZnO水溶胶.研究了TiO2与ZnO的掺杂比例和掺银量对溶胶抗紫外性能的影响.当TiO2与ZnO的掺杂比例改变时,随着ZnO比例增加,溶胶抗紫外性能有所下降;对于掺银TiO2/ZnO溶胶,当掺银量逐渐增加时,掺杂溶胶的紫外吸收性能有所增强.     

管载二氧化钛凝胶镀膜光催化清除乙烯气体

报道了用sol gel方法在玻璃管上制备二氧化钛薄膜对清除乙烯气体的光催化实验,研究了二氧化钛一次镀膜对乙烯浓度随催化反应时间的变化关系。结果发现,二氧化钛镀膜有较好的清除乙烯的效果,当反应进行到46h时乙烯气体的色谱峰完全消失,即乙烯气体已经被完全清除掉,对相同处理条件下的二氧化钛粉体做XRD分析知该条件下的二氧化钛为锐钛矿晶型。