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四—对羟基苯基锌卟啉/TiO_2薄膜的制备及光催化性能研究

许艳  
【摘要】: 利用有机-无机杂化材料的功能互补和协同优化来开发新型光功能材料,是十多年来功能材料研究的新领域。本文采用溶胶.凝胶技术将具有优良光敏性能的(四-对羟基苯基)锌卟啉(ZnTHPP)引入到TiO_2凝胶基质中,利用旋涂法制备了均匀掺杂、具有良好光催化性能的ZnTHPP/TiO_2复合薄膜。系统的研究了锌卟啉在无机基质——TiO_2中的紫外光谱特性和存在状态,分析了影响ZnTHPP/TiO_2溶胶及薄膜制备的一系列因素,找出了最佳制备条件。 利用紫外-可见吸收光谱、固体漫反射光谱、红外光谱、热重分析、X射线衍射、扫描电镜六种分析手段对ZnTHPP/TiO_2复合薄膜及杂化材料的结构和形貌进行表征,表明这种新材料具有良好的热稳定性,并且两相之间的相界面是一种微观相界面。在杂化材料中,锌卟啉以化学键的形式与TiO_2键合,二者之间有较强的相互作用,这种结构更加有利于电荷在两相间的传递。锌卟啉的加入对TiO_2锐钛矿相的生成、粒径大小没有影响,拓宽了TiO_2薄膜的可见光谱的响应范围。 以光催化降解活性艳红X-3B染料实验为模板反应,初步研究了ZnTHPP/TiO_2复合薄膜在室温下的光催化性质。结果表明经300℃热处理、含有3×10~(-5)mol的锌卟啉的ZnTHPP/TiO_2三层复合薄膜具有较高的光催化活性。15mg/L的活性艳红X-3B染料光催化反应4小时后,脱色率可达75.6%。通过TiO_2和ZnTHPP/TiO_2薄膜光催化性能的对比实验发现,ZnTHPP/TiO_2光催化氧化能去除染料中相当部分的有机污染物,矿化程度要优于TiO_2,并且在日光下ZnTHPP/TiO_2光催化降解X-3B呈现出了较好的光催化性能。


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