釉面瓷砖表面TiO2光催化薄膜的制备及其光催化性能研究

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半导体光催化技术因其能降解污染物而成为一个被广泛研究课题。光催化技术的主要特点在于它能够以廉价、简单方便的方式降解大部分有机和部分无机废水,并且最终能把污染物降解成水、二氧化碳和相应的无害无机物等。目前,半导体二氧化钛是最广泛被人研究的金属氧化物。它的优势在于对环境无害,在水环境里稳定和相对廉价的特点,但是TiO2粉末难分离回收仍然是面临的问题。本文在釉面瓷砖表面成功的制备纳米二氧化钛薄膜,研究了制备工艺各参数与二氧化钛晶体形貌结构,对该材料的光催化活性和光催化性能进行了有益的探索。 本文是采用溶胶—凝胶法在瓷砖釉面制备光催化二氧化钛薄膜材料,研究了升温速度、干燥时间、保温时间、焙烧温度、镀膜层数、潮解时间、潮解方式等工艺参数对光催化活性的影响。实验研究表明当升温速度为4.8℃/min、100℃保温时间为90分钟、540℃保温时间为120分钟、焙烧温度为540℃、干燥时间为5分钟、镀膜层数为5层、潮解时间为1分钟、潮解方式为垂直式时在釉面瓷砖表面所制备的二氧化钛光催化环境材料活性最好。 利用x射线衍射仪、能谱分析和电子扫描电镜对瓷砖釉面表面的二氧化钛晶型、形貌、颗粒大小进行了测试。结果表明在焙烧温度为540 oC所制得瓷砖釉面材料二氧化钛晶型以锐钛型为主,表面形貌平整透明,二氧化钛颗粒大小为20urn—50n队 镀5层的厚度为109n队质量大约为0.00425克。 利用所制得的二氧化钛薄膜对矿山常见废水成份黄药(直链)和染料废水成份甲基橙(苯环)进行了光催化降解研究。研究表明质量为 0刀0425克涂附 5层的H氧化钛光催化剂和 0*克化学纯粉末对黄药的光催化降解率相当:分别为 62.7%和 61.l%。涂附 5层的 H氧化钛光催化剂和0.4克的化学纯粉末对甲基橙的光催化降解率分别为:47.9%和 31.5%。液膜厚度实验表明:黄药与甲基橙的光催化降解率与液膜厚度的关系符合指数方程。对黄药的光催化降解符合二级动力学方程,对甲基橙的光催化降解符合一级动力学方程。在300W紫外灯光照 5分钟后黄药的降解率为 98%。光照 12分钟后甲基橙溶液的降解率为 49.2%。在太阳光下,H氧化钛薄膜同样能够有效光催化降解黄药和甲基橙。以上实验结论说明了釉面瓷砖光催化二氧化钛材料的具有较强的光催化活性。
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