论文部分内容阅读
TiO2具有许多不同寻常的特性,因而有着广泛的应用前景。而近年来,TiO2
优良的光催化性能引起了人们广泛的研究兴趣。通过多种物理的、化学的方法,
人们获得了不同结构、不同性能的TiO2薄膜,并将其成功的运用到光催化反应中
去,取得了良好的效果。
本论文建立了光催化反应的研究装置,选定以亚甲基蓝溶液降解作为光催化
反应研究体系,并通过粉末状TiO2为催化剂对此反应装置进行考察。所得结果证
明,此装置和反应体系具有不少优点,适合用于对TiO2薄膜光催化特性的研究。
本论文通过溶胶—凝胶法进行TiO2薄膜的制备。得到的薄膜粒子尺寸约为
100nm,薄膜透明平整,稍有细小裂纹。对TiO2薄膜的光催化活性评价实验表明,
TiO2薄膜有着比TiO2粉末更好的催化活性,并且由于其实现了TiO2的固定化,
大大解决了实验过程中催化剂的回收利用问题。焙烧温度、镀膜层数都对TiO2
薄膜的光催化活性有一定影响。
通过控制不同的反应温度,我们得到了亚甲基蓝溶液在无/有催化剂条件下的
降解规律,并据此计算出亚甲基蓝降解的反应速率常数及活化能。亚甲基蓝溶液
在没有催化剂存在下的降解反应速率常数为k=54.9exp(-16.753/RT),活化能为
16.753kJ/mol;在TiO2薄膜催化下,反应速率常数为k=25.9exp(-14.668/RT),活
化能为14.668kJ/mol;在PEG1.5催化下反应速率常数为k=32.4exp(-14.991/RT),
活化能为14.991kJ/mol。
干燥控制化学添加剂(DCCA)是溶胶—凝胶法制备新型材料中发展起来的一
类添加剂,在凝胶制备中发挥了很好的作用。我们将DCCA应用到TiO2薄膜材
料的制备中,发现DCCA的加入可以明显优化薄膜的品质,但在催化性能上,不
同DCCA由于其作用机理不同,表现出不同的结果。以聚乙二醇为添加剂所获得
的TiO2薄膜,其光催化性能有较大提高,当添加量为1.5mL时,亚甲基蓝的降
解率较普通TiO2薄膜提高8.9%,但添加甲酰胺的TiO2薄膜,其催化性能并未发
现有较大提高。
此外,我们尝试制备出了TiO2/SiO2复合薄膜,结果发现,多种原因导致了
复合薄膜的光催化活性不及TiO2薄膜。