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半导体光催化技术在解决环境污染和利用太阳能方面具有广泛的应用前景。在众多的半导体光催化材料中,TiO2可表现出在光照下的强氧化性、无毒和长期稳定性等在净化环境方面的诱人特性。利用半导体TiO2的光催化性能来降解有机污染物是21世纪人类利用绿色能源,改善生存环境的重要手段之一。目前所研究的TiO2的光催化材料大都为粉体,又或者是在玻璃基板上通过化学方法附着上TiO2薄膜,这些制备手段大都存在着粉体难以回收,制膜方法复杂等缺陷,难以实现工业化。
本文采用不同方法制备了两种不同结构的二氧化钛的薄膜:
(1).采用阳极氧化法制备了高度有序的氧化钛纳米管阵列膜;
(2).采用微弧氧化法制备了多孔膜。
通过XRD和SEM对样品的物相结构和表面形貌进行了表征。发现:制备的纳米管管径为70～80nm,壁厚约为5～10nm;制备的多孔膜孔径为0.2um～1um。通过TiO2纳米管阵列膜对甲基橙水溶液的光催化降解,得出经420℃热处理的纳米管和溶液pH=1时的光催性能最好,并得出了光催化反应速率常数和溶液初始浓度的关系式为k=3.28×10-4C0-0.71。通过TiO2多孔膜对甲基橙水溶液的光催化降解,得出在350V氧化的钛片光催化性能最好,同时得出了光催化反应速率常数和溶液初始浓度的关系式为k=2.55×10-4C0-0.62。同时,设计了太阳能污水处理装置,并用紫外灯模拟太阳光进行污水处理,经5.5小时的处理,甲基橙的降解率为80.6％。
本文采用不同方法制备了两种不同结构的二氧化钛的薄膜:
(1).采用阳极氧化法制备了高度有序的氧化钛纳米管阵列膜;
(2).采用微弧氧化法制备了多孔膜。
通过XRD和SEM对样品的物相结构和表面形貌进行了表征。发现:制备的纳米管管径为70～80nm,壁厚约为5～10nm;制备的多孔膜孔径为0.2um～1um。通过TiO2纳米管阵列膜对甲基橙水溶液的光催化降解,得出经420℃热处理的纳米管和溶液pH=1时的光催性能最好,并得出了光催化反应速率常数和溶液初始浓度的关系式为k=3.28×10-4C0-0.71。通过TiO2多孔膜对甲基橙水溶液的光催化降解,得出在350V氧化的钛片光催化性能最好,同时得出了光催化反应速率常数和溶液初始浓度的关系式为k=2.55×10-4C0-0.62。同时,设计了太阳能污水处理装置,并用紫外灯模拟太阳光进行污水处理,经5.5小时的处理,甲基橙的降解率为80.6％。