TiO2-SiO2复合薄膜光催化活性的研究进展

TiO2-SiO2复合薄膜相对纯TiO2薄膜更有利于提高光催化活性,针对TiO2-SiO2复合薄膜在提高光催化活性方面表现的优异性能,论述了其提高光催化活性的机理。根据近年来国内外TiO2-SiO2复合薄膜的研究现状,对溶胶-凝胶法、离子自组装成膜技术、射频磁控共溅射法、液相沉积法、化学气相法等制备方法的研究进展进行了综述,并对其优缺点进行了比较和评述。展望了TiO2-SiO2复合薄膜进一步研究的方向和需要解决的问题。     

A12O3／TiO2复合光催化薄膜的制备、表征及性能研究

近年来，二氧化钛光催化技术正成为光化学、能源、环境以及材料等领域的研究热点。作为一种新型的环境净化材料，TiO2光催化剂可广泛应用于污水处理、空气净化、抗菌除臭、表面防污、自清洁等方面，目前，TiO2光催化剂的固定化及其光催化活性的改善是TiO2光催化材料设计、开发和应用中急需解决的问题。本文利用阳极氧化和电沉积技术，在铝合金表面成功地制备出具有较好光催化活性的A12O2／TiO2复合薄膜。系统研究了复合薄膜的制备工艺；表征了复合薄膜的形貌、结构、成分以及光谱特性；详细分析了复合薄膜的光催化性能，并对这种特殊的复合薄膜形成机理进行了探讨。研究结果表明：电沉积液温度在薄膜制备过程中是最重要的影响因素，合理地控制沉积过程中的工艺参数可得到具有最佳表面质量和光催化性能的Al2O3／TiO2复合薄膜，H2SO4-Al2O3/TiO2复合薄膜经热处理，表面有锐钛矿结构TiO2生成，TiO2的晶粒尺寸在纳米量级；TiO2在加热过程中主要发生表面吸附水和吸附有机物的脱附、结晶水的失去及非晶相的晶化三种变化，且TiO2由无定形结构向锐钛矿晶体结构转变的温度为425℃左右；三种类型Al2O3／TiO2复合薄膜的表面形貌存在较大差异，这主要归因于三种铝阳极氧化膜的膜厚及表面微孔结构的不同；三种类型的复合薄膜均具有紫外光光催化活性；通过Fe离子掺杂改性以及萘酚蓝黑染料敏化处理后，复合薄膜的光催化性能可得到明显地改善；由薄膜形成机理的分析可知，TiO2主要通过交流电沉积过程中的阴极反应沉积于铝阳极氧化膜微孔处和表面上。     

离子掺杂对纳米TiO2薄膜光催化活性的影响研究

研究了Ag 、Cu2 、La3 、Ni2 及W6 5种离子掺杂对釉面瓷砖表面TiO2薄膜光催化活性的影响,并采用XRD和UV-VIS检测技术对所制备的TiO2薄膜材料进行了表征.结果表明,掺杂离子能有效提高TiO2薄膜的光催化活性,且离子的掺杂存在一个最佳浓度.UV-VIS及XRD衍射发现,掺杂后的纳米TiO2薄膜有不同程度的吸收光谱带边蓝移及粒径减小的现象,具有量子尺寸效应.     

沉积时间对磁控反应溅射制备TiO2薄膜性能的影响

应用直流磁控反应溅射法,在玻璃基体上制备了具有光催化活性的TiO2薄膜.TiO2薄膜的厚度随沉积时间的增加而均匀增长.基体温度则在溅射的最初1h很快上升到110℃,溅射7h基体温度不超过130℃.溅射2h得到的是非晶态TiO2薄膜,而溅射3～7h制备的薄膜为锐钛矿型结构.非晶态和小晶粒TiO2薄膜的紫外一可见透射光谱谱带边沿与结晶较好的TiO2薄膜相比有明显的蓝移,薄膜的透射率随沉积时间的增加而下降.钛以四价钛的形式存在于TiO2薄膜中.TiO2薄膜的光催化活性随沉积时间争薄膜厚度的增加而有较大提高.     

铁、铬离子掺杂对TiO2薄膜光催化活性的影响

采用溶胶-凝胶法在釉面砖表面制备了均匀的TiO2薄膜,并研究了铁、铬离子掺杂对TiO2光催化性能影响。对罗丹明B的光降解实验表明,适量的铁、铬离子掺杂均可提高TiO2薄膜的光催化活性,铁离子的掺杂效果明显高于铬离子,而铬离子的掺杂方式影响TiO2薄膜的光催化活性,这主要基于它们不同的掺杂机理。     

锐钛矿型TiO2薄膜的低温制备及性能研究

采用液相沉积法,在低温下制备TiO2薄膜,研究了制备条件对薄膜中TiO2的晶型、薄膜厚度、透光性、亲水性及光催化活性的影响.结果表明,在90℃下制备的TiO2为锐钛矿型,薄膜的厚度与反应温度、沉积时间、HBO3的加入量及反应物浓度有关,所制备的薄膜具有良好的光诱导超亲水特性和光催化活性,在可见光区的透光率＞80%.     

复合电沉积制备SnO2/TiO2薄膜及其光电催化性能

为了寻求廉价、高效和稳定的光催化剂,用复合电沉积技术在紫铜片上制备了Sn/TiO2薄膜,经300℃热氧化使之形成SnO2/TiO2复合电极.利用SEM,XRD对薄膜进行了表征,以甲基橙为模型化合物,对复合电极的光催化和光电催化性能进行了测定.研究表明:该薄膜由0.3~1μm的颗粒构成,每个颗粒又由纳米晶粒形成;电极具有多孔结构,膜中的SnO2以两种不同的晶体结构存在;在薄膜质量相等的情况下,SnO2/TiO2薄膜的光催化活性是纯TiO2粒子膜的2.87倍;外加一定偏压下,其催化性能大幅度提高.     

CdSe/TiO2复合薄膜的制备及光电性能研究

以SeO2,CdCl2.5/2H2O,H2SO4为原料,采用三电极体系,分别在ITO玻璃和TiO2纳米管阵列基底上沉积CdSe薄膜。研究了不同沉积电压(-0.6,-0.7,-0.8,-0.9V,均相对于SCE)下制备的复合薄膜的晶体结构和微观形貌,并测试了其光电性能。结果表明:制备出的纳米粒子呈不均匀团聚状态;随沉积电压的增大,光吸收增强,光响应电流增大,在沉积电压为-0.8V时复合薄膜的光响应电流达到最大值,但此沉积电压下的薄膜容易剥落。综合考虑薄膜质量和光响应电流,沉积电压为-0.7V时制备的复合薄膜最佳。     

纳米TiO2／Al2O3复合薄膜光催化特性研究

以电化学方法合成的Al2O3多孔膜为基体，采用交流电沉积的方法在膜孔中沉积纳米TiO2，制备出纳米TiO2／Al2O3复合薄膜。对TiO2／Al2O3复合薄膜的形貌、结构和组成进行了表征；对TiO2／Al2O3复合薄膜光催化甲基橙溶液进行了研究。结果表明Al2O3／TiO2复合薄膜呈现出较好的光催化活性，电沉积TiO2的时间、热处理温度、选择不同光源照射均对TiO2／Al2O3复合薄膜光催化活性有一定的影响。     

衬底对溶胶凝胶法制备TiO2薄膜性能的影响

以钛酸丁酯为前驱体,经浸渍拉膜法在不锈钢以及表面预镀一层非晶态SiO2薄膜的不锈钢表面镀TiO2薄膜.利用XRD、FE-SEM研究了薄膜晶体结构与表面形貌,同时研究了不同衬底上薄膜光催化活性和亲水性,并与以玻璃为衬底的作比较.结果表明,衬底对TiO2薄膜表面形貌及性能的影响很大.以不锈钢为衬底的TiO2薄膜性能光催化活性较弱,但在表面预镀一层非晶态SiO2后TiO2薄膜的光催化活性有所改善.