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形貌与结构对TiO_2纳米管光催化性能和抗菌性能的影响

崔强  
【摘要】: 纳米Ti02由于具有较高的催化活性、无毒害性以及长期的稳定性,在光催化降解有机污染物以及抗菌方面越来越受到人们的重视。Ti02纳米管阵列在具备传统Ti02粉体比表面积大,光催化活性高等优点的同时,还具备负载性好、易回收和可重复使用的特性。本论文利用阳极氧化法在钛底材表面制备了氧化钛纳米管薄膜,研究了其结构与形貌对光催化性和抗菌性能的影响,初步探讨了作用机理。 通过控制阳极氧化过程的电压、氧化时间以及热处理来控制钛片表面Ti02纳米管阵列薄膜的形貌和结构,通过微弧氧化法制备TiO2多孔薄膜。采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪等手段对其形貌和结构进行表征,发现:采用阳极氧化法在钛基底上制得管径、管长以及晶型各异的TiO2纳米管薄膜,通过微弧氧化法制备了TiO2多孔薄膜。 通过光催化降解甲基橙溶液实验考查形貌与结构对纳米管薄膜光催化性能的影响,通过重复催化实验考查纳米管薄膜的重复使用性能,通过对比甲基橙与苯酚的降解实验考查催化剂对被降解物的选择性,并对比了纳米管薄膜与多孔薄膜、纳米粉的光催化性能。采用紫外可见分光光度计对降解率进行了表征。发现:管径为100nm,晶型为锐钛矿时纳米管有最佳的光催化活性,管长则基本不影响催化剂的催化活性。纳米管薄膜有良好的重复使用性能,纳米管薄膜对被降解物有一定的选择性。纳米管薄膜的催化性能明显高于多孔薄膜,而与纳米粉基本接近。 通过光催化抗菌实验考查了形貌与结构对纳米管薄膜抗菌性能的影响,并对比了纳米管薄膜与多孔薄膜的抗菌性能。发现:管径为200nm及50nm、晶型为锐钛矿时纳米管有较好的抗菌性能,管长则基本不影响其抗菌性能。纳米管薄膜的抗菌性能明显高于多孔薄膜。 通过银镜反应法在纳米管表面沉积银,并考查了纳米管的载银抗菌性能。发现:载银纳米管薄膜的抗菌效果非常良好,4h光催化抗菌后对大肠杆菌的消除率为100%。


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