酸處理對TiO-,2-薄膜光催化及親水性能影響的研究.pdf

1、本研究從提高TiO2光催化活性和親水性的角度對TiO2進(jìn)行表面改性，重點(diǎn)研究了用醋酸和硫酸對TiO2薄膜進(jìn)行表面改性處理，從機(jī)理的角度深入探討了表面酸改性處理對TiO2薄膜的親水性和光催化性能的影響。本文采用三層薄膜在400℃第一次退火，制備未改性薄膜；然后將未改性薄膜在酸中浸泡24小時(shí)，再在不同溫度下第二次退火處理，制備改性的薄膜。制備的薄膜采用XRD分析晶相結(jié)構(gòu)、晶粒尺寸；用AFM分析表面形貌；用UV分析光學(xué)性能。研究了制備條件、改

2、性酸的濃度等對TiO2光催化活性和親水性的影響，取得了一些顯著創(chuàng)新性成果，對高效光催化劑和親水性具有重要的指導(dǎo)意義。本論文主要研究結(jié)果如下： 1.系統(tǒng)研究了醋酸和硫酸的處理濃度對TiO2親水性能影響。研究表明：改性后的薄膜的親水性與酸的種類和酸的濃度有很大的關(guān)系。酸處理后，薄膜的熱致親水性和光致親水性，比處理前明顯提高。其中醋酸最佳濃度用1mol/L；硫酸最佳濃度為0.4 mol/L。在最佳濃度下，醋酸處理的薄膜有很好的超親水性

3、和光致響應(yīng)速度，同時(shí)還能延長薄膜的親水時(shí)間；紫外光照1.5h達(dá)到超親水性，此后避光22h仍有強(qiáng)親水性；硫酸處理后，光照1h達(dá)到超親水性，此后避光12h失去親水性?？梢姽庹?.5h后，1mol/L醋酸處理的薄膜達(dá)到超親水性；硫酸處理后，薄膜沒有超親水性。表明硫酸改性的薄膜光致響應(yīng)速度優(yōu)于醋酸改性，但從改善和延長薄膜的親水時(shí)間的角度來看，醋酸優(yōu)于硫酸改性。 2.系統(tǒng)研究了醋酸與硫酸處理的濃度對對TiO2光催化性能的影響。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表

4、明，用醋酸與硫酸改性處理，能大幅度提高納米TiO2的光催化特性。其中用1mol/L醋酸和0.4mol/L硫酸處理的TiO2薄膜光催化性能最好，用1mol/L醋酸改性后薄膜在紫外光照3h內(nèi)對亞甲基蘭和甲基橙溶液的降解率為66％、45％；用0.4mol/L硫酸處理的TiO2薄膜在紫外光照3h內(nèi)對亞甲基蘭溶液的降解率為78％和62％；未改性的薄膜在相同條件下對亞甲基蘭和甲基橙溶液的降解率僅為15％、10％。在可見光照3h內(nèi)，用1mol/L醋酸

5、改性后薄膜在紫外光照3h內(nèi)對亞甲基蘭和甲基橙溶液的降解率為30％、21％；用0.4mol/L硫酸處理的TiO2薄膜在紫外光照3h內(nèi)對亞甲基蘭溶液的降解率為35％和27％；這說明用硫酸改性處理比醋酸改性處理相對好些。 通過晶體結(jié)構(gòu)分析，表明用硫酸處理薄膜能抑制晶粒生長，這主要是因?yàn)镾O42-依附，產(chǎn)生空間隔離效應(yīng)；醋酸處理沒有這種空間隔離效應(yīng)，薄膜在相同條件下，晶粒尺寸相對較大。 通過表面形貌分析，表明酸處理的薄膜，表面形