溶胶-凝胶法制备二氧化钛薄膜的研究进展

从反应体系、改性方法及不同领域内的应用研究三方面,介绍了溶胶-凝胶法制备TiO_2薄膜的研究进展。溶胶-凝胶法制备TiO_2薄膜的反应体系主要有钛醇盐和无机钛盐,以钛醇盐为前驱体制备的TiO_2薄膜的表面质量更优。元素掺杂和复合是目前TiO_2薄膜的主要改性方法,可有效改善薄膜的组织结构和光催化性能。TiO_2薄膜在光催化、自清洁、生物医学、表面防护等领域具有广阔的应用前景。     

Fe(Cu)/N改性TiO_2薄膜对盐酸四环素的光催化效果

采用溶胶凝胶法及浸渍提拉法,制备了Fe/N、Cu/N共掺杂以及Fe、Cu、N单一离子掺杂改性的TiO_2薄膜,并进行SEM表征。在紫外光和太阳光照条件下,考察了改性TiO_2薄膜对盐酸四环素的光催化降解效果。结果表明:紫外光照下,Cu、N单一掺杂TiO_2薄膜对盐酸四环素的降解效果较Fe/N、Cu/N共掺杂TiO_2薄膜的效果好。太阳光照下,Cu/N掺杂TiO_2薄膜对盐酸四环素的降解率达到69%,比其他改性TiO_2薄膜的降解效果要好,且制备条件简单易行。     

TiO_2薄膜陶瓷砖的制备及其亲水性能研究

纳米TiO_2可应用于开发自洁建筑卫生陶瓷,其具有防水雾、易清洗、自清洁的特点使得陶瓷制品具有抗污自洁的能力,同时保持表面洁净。本文采用溶胶-凝胶法制备稳定分散的纳米TiO_2溶胶。同时采用直接涂覆的方法将TiO_2溶胶涂覆在普通陶瓷釉面砖基体上制备了TiO_2薄膜陶瓷砖,并对其亲水性能进行了研究。     

有机硅/纳米TiO_2改性丙烯酸酯乳胶涂料的研究

采用溶胶-凝胶法制备二氧化钛(TiO_2)溶胶,并用含有可聚合基团的硅烷偶联剂(KH-570)对其进行接枝改性,制备可聚合的有机硅改性纳米TiO_2溶胶,然后通过核壳乳液聚合法,制备有机硅/纳米TiO_2改性丙烯酸酯乳液,并配制乳胶涂料。研究了改性纳米TiO_2溶胶、乳化剂和引发剂的用量对乳液及乳胶膜性能的影响。结果表明:有机硅/纳米TiO_2改性乳胶膜玻璃化转变温度和热稳定性有所提高,乳胶涂料的综合性能也有所改善。     

金属掺杂TiO_2薄膜光降解活性艳兰的研究

采用溶胶-凝胶法制备了掺杂不同金属和不同厚度的TiO_2薄膜,以紫外光为光源,考察了不同厚度的TiO_2薄膜以及不同厚度的掺杂金属TiO_2薄膜降解活性艳蓝的效果。研究结果表明,TiO_2薄膜以及掺杂金属TiO_2薄膜的厚度对光催化效果有明显影响,并且不是简单的随着厚度的增加而增大或减小;掺杂金属影响TiO_2薄膜的光催化性能,本研究掺杂的银离子能明显提高TiO_2薄膜的光催化性能,而钒离子则不能提高TiO_2薄膜的光催化作用。     

改性TiO_2(TMG)表面修饰皮革及抗紫外性能研究

采用溶胶-凝胶法制备乙二醇表面改性的TiO_2,并与乙二醛构成复合鞣制剂,对皮革纤维进行表面修饰。采用UV-Vis、FTIR、XRD、TG/TGA及SEM等方法对改性TiO_2样品及改性TiO_2表面修饰皮革纤维进行性能检测。UV-Vis、XRD表征结果发现,乙二醇表面改性TiO_2保留一定的完整晶体构型及仍具有优良的紫外屏蔽性能,SEM结果证明,改性TiO_2成功修饰了纤维表面,具备一定的抗紫外能力,TMG-1[n(乙二醇):n(乙二醛)=1:1制备改性TiO_2]皮革抗紫外能力最强。     

改性TiO_2(TMG)表面修饰皮革及抗紫外性能研究

采用溶胶-凝胶法制备乙二醇表面改性的TiO_2,并与乙二醛构成复合鞣制剂,对皮革纤维进行表面修饰。采用UV-Vis、FTIR、XRD、TG/TGA及SEM等方法对改性TiO_2样品及改性TiO_2表面修饰皮革纤维进行性能检测。UV-Vis、XRD表征结果发现,乙二醇表面改性TiO_2保留一定的完整晶体构型及仍具有优良的紫外屏蔽性能,SEM结果证明,改性TiO_2成功修饰了纤维表面,具备一定的抗紫外能力,TMG-1[n(乙二醇):n(乙二醛)=1:1制备改性TiO_2]皮革抗紫外能力最强。     

纳米晶氧化钛薄膜在陶瓷砖中的应用研究

以(C_4H_9O)_4Ti为原料,采用溶胶-凝胶法制备纳米TiO_2溶胶,并将溶胶涂覆于陶瓷砖表面,经过热处理制备了具有纳米晶TiO_2薄膜的陶瓷砖。通过XRD、DSC-TG、EDS等测试手段分析了其相变进程。结果表明,锐钛矿与金红石相转变温度为500~700℃,且锐钛矿转变金红石过程在热分析曲线上的吸/放热效应不明显,说明这是一个缓慢转变的过程。在该条件下制备的TiO_2薄膜由大量的纳米级的小晶粒组成,晶粒尺寸为20~30nm,粒度分布较窄,且TiO_2薄膜与陶瓷砖釉层结合紧密。     

WO3/TiO2降解亚甲基蓝的光催化性能研究

以钨酸铵、钛酸丁酯、无水乙醇为原料,采用溶胶-凝胶法制备TiO_2粉末,采用浸渍法制备了WO_3/TiO_2催化剂。以亚甲基蓝模拟有机污染物,考察了溶液起始浓度、催化剂投加量、催化反应时间、反应温度等对光催化剂的影响。实验结果表明:经WO_3先改性后焙烧的TiO_2催化剂在适宜的条件下亚甲基蓝降解率可达到83.88%。     

镧掺杂TiO_2光催化剂的制备及性能研究

以稀土镧(La)为掺杂元素,采用浸渍法和溶胶凝胶法分别制备镧掺杂TiO_2纳米光催化剂,用NO气体为污染源测试两种方法制备改性La-TiO_2的晶相结构与光催化活性。结果表明,溶胶凝胶法较浸渍法制备得到光催化剂有粒径小、比表面积大的优点,且在La最佳掺量下,溶胶凝胶法制备的光催化剂对NO气体的降解率为60.1%,较浸渍法制备的光催化剂高出9.6%。     

Ni-TiO_2薄膜的制备及可见光催化活性的研究

通过溶胶-凝胶法结合浸渍提拉法在陶瓷基片表面制备Ni掺杂改性TiO_2薄膜。研究不同Ni与Ti物质的量比、焙烧温度和保温时间等对Ni-TiO_2薄膜可见光光催化活性的影响。利用XRD、光化学反应仪、色差仪等对其进行表征。采用单因素分析法和正交实验法得到制备可见光催化活性最优Ni-TiO_2薄膜的Ni与Ti物质的量比为0.3,焙烧温度600℃,保温时间2 h。Ni-TiO_2薄膜在白炽灯光照2 h后,对表面涂覆的罗丹明B溶液的降解率高达93.02%。     

TiO_2-SiO_2/SiO_2双层复合薄膜制备及折射率调控

采用溶胶-凝胶法制备了具有W型减反特性的Ti O_2-SiO_2/SiO_2复合薄膜,并分别调控了TiO_2及TiO_2-SiO_2混合介质薄膜折射率,探索了不同制备条件对TiO_2薄膜折射率的影响机理。通过场发射扫描电子显微镜、能谱仪、椭偏仪、紫外–可见-红外分光光度计研究了薄膜微观结构、薄膜组分、折射率和光学透过率,通过TFcal软件模拟了双层复合薄膜的光学透过率线型。研究表明:溶胶pH值对TiO_2薄膜折射率影响显著,其影响的前驱体水解速率对折射率的影响占主要作用,并且随着pH值的增大薄膜折射率减小,而水/钛比对薄膜折射率影响不显著。在TiO_2与Si O_2混合溶胶中两者物质的量比为1.2:1.0时,获得可用于制备双层复合W型减反膜系底层的薄膜,其椭偏仪拟合测试折射率约为1.68。最终制备的复合TiO_2-SiO_2/SiO_2薄膜实现了光学宽谱范围380～1100 nm的优良增透效果,最大透过率可达约97%。     

掺Ag纳米TiO_2光催化降解甲醛性能研究

以酞酸丁酯和硝酸银为原料,利用溶胶-凝胶法制备掺银纳米TiO_2溶胶,再采用浸提拉法及并通过高温活化制备出掺银纳米TiO_2薄膜。利用酚试剂分光光度法,在波长为254 nm的紫外光辐射下,探究其光催化降解甲醛气体的性能。利用XRD、紫外可见漫反射、SEM等技术对产品的结构、组成和性能进行表征分析。结果表明,掺银TiO_2能显著提高光催化效果,掺杂量7×10-4at%,负载三层的光催化性能最佳。     

掺铁TiO_2的制备及其光催化性能研究

利用溶胶-凝胶法制备了掺杂Fe~(3+)改性的TiO_2粉体,以活性艳红X-3B为对象进行光催化降解试验,考察掺杂量、催化剂加入量、溶液初始浓度、太阳光等因素对X-3B降解率的影响。结果表明,适量的铁离子掺杂可显著提高TiO_2的活性,改性使TiO_2对太阳光的利用效率有了较大的提高。     

超声场对钛溶胶及其材料微结构的影响

采用超声溶胶-凝胶法,以钛酸四丁酯为前驱体,乙酰丙酮为螯合剂,硝酸为催化剂,利用超声空化效应制备颗粒粒径小且分布窄的TiO_2溶胶,考察了超声时间和超声功率对TiO_2溶胶及材料的微结构性质的影响。采用流变仪、粒径分析仪、X射线衍射(XRD)、低温N_2吸附-脱附等手段对溶胶及材料进行了系统表征。结果表明,随着超声时间和超声功率的增大,溶胶粒径逐渐变小,而对溶胶的粘度影响不大,溶胶稳定性较好;且随着超声时间和超声功率的增大,制备的TiO_2材料的孔容和比表面积逐渐增加,晶粒尺寸逐渐减小,TiO_2材料主要为锐钛矿相,因此将超声溶胶-凝胶法应用于制备小孔径二氧化钛超滤膜具有良好的应用前景。     

多孔金属氧化物半导体薄膜的制备及光催化性能

以垂直蒸发沉积法制备的聚苯乙烯(PS)胶态晶体为模板,采用溶胶–凝胶法制备多孔ZnO和TiO_2薄膜,分别考察其对罗丹明B(Rh B)溶液的光催化降解效果。使用扫描电子显微镜观察PS胶态晶体以及多孔ZnO和TiO_2薄膜的形貌,以紫外–可见吸收光谱仪表征光催化降解效果。结果表明:PS微球分散液浓度为0.025%时,胶态晶体为单层和多层结构,随着浓度增加至0.100%,胶态晶体呈现完善的多层结构;PS微球分散液浓度为0.100%、ZnO溶胶浓度为0.3 mol/L制备的多孔ZnO薄膜对Rh B降解效果较好;PS微球分散液浓度为0.025%、TiO_2溶胶浓度为0.1 mol/L获得的多孔TiO_2薄膜对Rh B降解效果较好。多孔ZnO薄膜对Rh B的降解效果优于多孔TiO_2薄膜。     

光催化降解氧氟沙星废水的研究

采用溶胶-凝胶法制备了不同厚度的光催化剂TiO_2薄膜和掺杂银离子的TiO_2薄膜(Ag~+-TiO_2薄膜)。以紫外光为光源,考察了催化剂、p H值、氧氟沙星初始浓度和光照时间对降解效果的影响。研究结果表明,TiO_2薄膜和Ag~+-TiO_2薄膜以及其厚度对氧氟沙星的降解效果有明显影响;废水p H值的增加有利于光催化;氧氟沙星初始浓度越低,去除率越高;光照时间对TiO_2薄膜和Ag~+-TiO_2薄膜降解氧氟沙星效果有一定影响,但降解效率不是简单的随着光照时间的增加而增大或减小。     

TiO_2/ACF复合材料的制备及表征

采用浸渍-提拉法和溶胶-凝胶法制备TiO2/ACF复合光催化材料,用BET、XRD和SEM等进行表征。结果表明,溶胶-凝胶法制备的复合材料由于负载了大量TiO2,其比表面积明显低于浸渍法;浸渍法制备的复合材料随着粘结剂添加量的增加,比表面积呈减小趋势。溶胶-凝胶法制备的复合材料的表面TiO2锐钛晶型较明显,浸渍-提拉法无明显的锐钛晶型。采用浸渍-提拉法制备的TiO2/ACF复合材料,TiO2以粒状负载于ACF表面;溶胶-凝胶法中TiO2在ACF表面形成一层薄膜,由于焙烧,薄膜产生裂隙,暴露出ACF,有利于吸附和催化作用的同时进行。     

两步法合成黑色TiO_2及其光催化性能研究

本文通过溶胶凝胶法和高温煅烧掺杂制备黑色TiO_2。首先采用溶胶-凝胶法制备普通淡黄色TiO_2,然后将所得TiO_2在高温氨气氛围下煅烧,在950℃生成金红石相TiO_2。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、紫外漫反射光谱(UV-Vis DRS)等仪器对样品进行表征分析;通过甲基橙为降解对象研究其在紫外和可见光下的催化活性。结果表明所制备的黑色TiO_2在可见光下具有较好的可见光吸收性能,因此具备较好的可见光活性,在可见光照射40分钟后展现出比非黑色TiO_2更好的光催化降解性能。     

掺铁TiO2光催化降解活性艳红X-3B的研究

利用溶胶-凝胶法制备了掺铁 改性的TiO_2粒子 ,以活性艳 红X-3B为模型化合物 ,考察了掺铁量和焙烧温度对TiO_2光催化性能的影响。进一步研究表明 ,适量的铁离子掺杂可明显提高TiO_2的活性,本 试验中最佳量为0.1%,掺铁TiO_2光催化降解X-3B反应的动力学符合Langm uir-H inshelhood模型 ,改性使TiO_2对太阳光的利用效率有 了极大的提高。