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掺铈纳米TiO_2的制备及应用

宋宏娇  
【摘要】: 在诸多半导体光催化材料中,TiO_2具有化学稳定性好、光催化效率高,成本低、无毒等优点。但由于TiO_2只局限于紫外光的范围,可见光能量利用率低,所以TiO_2的改性技术已成为现社会研究的热点问题。 本实验研究通过溶胶-凝胶法制备出纳米Ce与纳米TiO_2均匀掺杂的复合光催化材料,对含偶氮染料的云母珠光颜料工业废水进行光催化脱色,寻求光催化材料脱色偶氮染料废水的工艺及条件。 研究结果表明:Ce均匀掺杂的TiO_2复合光催化材料抑制了高温煅烧过程中二氧化钛从锐钛矿型向金红石型的转化,并且抑制了纳米TiO_2在高温条件下的烧结,具有明显的在高温条件下保持纳米TiO_2稳定性的作用。Ce掺杂浓度和煅烧温度有对复合光催化材料的制备有显著的影响,本实验通过单因素实验分析,获得了在掺铈条件下最优实验条件,即:掺杂量为3%、煅烧温度为550℃、煅烧时间为2小时、反应时间为2.5小时。在此条件下制得的纳米二氧化钛光复合材料的脱色率达到了93.8%,大大地提高了光催化活性。 另外,由于二氧化钛光催化材料具有光谱杀菌性,在光照条件下,对各种常见的致病菌均有一定的抑制和杀灭作用,所以本文还研究了采用溶胶-凝胶法制备掺铈的纳米二氧化钛薄膜对大肠杆菌杀菌效果的影响。分别就其杀菌时间、掺铈量、煅烧温度、涂膜次数、不同条件的杀菌率做了单因素分析。最佳实验结果如下:杀菌时间为30min;掺铈量为3%;热处理温度为550℃;涂膜次数越多杀菌效果越好;掺铈的纳米TiO在有紫外光照射时杀菌效果是最好的,杀菌效果有较大的提高,最高达95.8%,几乎能把细菌全部杀死。


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