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《山东轻工业学院》 2008年
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常温固化纳米TiO_2自清洁薄膜的制备

徐丽丽  
【摘要】: 本文针对当前TiO_2薄膜的低温制备及固化技术相对落后的研究开发现状,以及当前自清洁薄膜制备工艺复杂、能耗大的弊端,对溶胶—凝胶法低温制备TiO_2薄膜工艺进行改进,常温固化制得具有较高光致性能的透明TiO_2-SiO_2自清洁薄膜,薄膜与基板附着力强。 以TiCl4、氨水、H2O2等为原料,通过水解、沉淀、胶溶、络合、回流等步骤低温制备纳米TiO_2水溶胶。采用正交试验法,以水溶胶对甲基橙的降解率为考察指标,对TiO_2水溶胶低温制备工艺进行优化,并研究各因素对水溶胶光催化活性的影响。结果表明:pH值对水溶胶光催化活性的影响最显著,其次是回流温度、回流时间,TiCl4与加入的蒸馏水体积比的影响最小。推荐优选工艺条件是pH值8~9、回流温度80℃、回流时间8~10 h、TiCl4与加入的蒸馏水体积比1:100。制备的水溶胶采用X射线衍射、扫描电镜、紫外—可见光吸收光谱等测试手段进行表征。结果表明:水溶胶中含有纳米针锐钛矿型晶粒,晶粒沿锐钛矿晶格c轴择优生长,形貌一致、分散性好;水溶胶的吸收边红移至470 nm;随回流时间的延长和回流温度的升高,水溶胶中锐钛矿型晶粒长大,水溶胶的光催化活性先提高再降低;80℃回流10 h的水溶胶光催化活性最好,25 W紫外灯照射下对10 mg/l甲基橙溶液60 min降解率达到87.7 %。 采用环境扫描电子显微镜、原子力显微镜、傅立叶变换红外光谱、紫外—可见光吸收光谱等测试手段对浸渍—提拉法室温下在玻璃基板上制得的薄膜进行测试。结果表明:薄膜中粒子分布均匀,无孔洞,无龟裂;薄膜中颗粒粒径比水溶胶中TiO_2粒子粒径大得多,且形貌发生了变化,由针状变成了类球状;可见光区,TiO_2薄膜透过率均大于80 %,热处理使薄膜中粒子团聚或长大,会对薄膜透过率、光致性能产生不利影响;可见光区,TiO_2-SiO_2系列薄膜透过率均大于75 %,SiO_2摩尔分数为20 %的薄膜透过率接近100 %;TiO_2-SiO_2系列薄膜中,TiO_2和SiO_2分别单独成相,并有Ti-O-Si键形成,存在部分复合氧化物;薄膜表面呈现峰峦状结构,随掺杂量增加,粗糙度明显提高;TiO_2-SiO_2系列复合薄膜光催化活性随掺杂量增加有所下降;SiO_2摩尔分数为10 %和20 %的薄膜具有良好的超亲水性能;掺杂SiO_2使薄膜与玻璃基板附着力显著增强。
【学位授予单位】:山东轻工业学院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TQ134.11

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【引证文献】
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