首页 > 学术论文

二氧化钛自清洁薄膜的溶胶—凝胶法制备

来源:论文学术网
时间:2024-08-18 12:39:14
热度:

二氧化钛自清洁薄膜的溶胶—凝胶法制备【摘要】:TiO_2薄膜是众多氧化物半导体薄膜中研究最为广泛的一种材料,其表面的超亲水性和自清洁效应开辟了光催化功能薄膜材料新的研究领域。本论文

【摘要】: TiO_2薄膜是众多氧化物半导体薄膜中研究最为广泛的一种材料,其表面的超亲水性和自清洁效应开辟了光催化功能薄膜材料新的研究领域。本论文首先对自洁玻璃的国内外研究现状、存在的问题及发展前景进行了介绍,然后对二氧化钛的光催化机理和超亲水性作用机理及其影响因素做了详尽的综述。 由于TiO_2的带隙较宽(约3.2eV),光吸收波长范围窄,故其对太阳能的利用效率较低,且还存在半导体载流子的复合率高、量子化效率低及光照停止后亲水性能的持续时间较短等缺陷。本论文从TiO_2的掺杂改性和结构修饰着手,针对二氧化钛自清洁性能有待提高的问题,用溶胶—凝胶结合浸渍提拉法在玻璃载片上制备了TiO_2薄膜及SiO_2/TiO_2、Fe_2O_3/TiO_2、SiO_2/Fe_2O_3/TiO_2复合薄膜,并结合X射线衍射、扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱仪及SL200A型接触角仪对它们进行表征,建立TiO_2复合薄膜组成、结构及性能三者间的关系。 通过研究发现,随着SiO_2添加量的增加,TiO_2晶相有向低温态(anatase)转变的趋势,晶粒尺寸减小且颗粒逐渐变得均匀。晶粒的细化促进了电子–空穴对的有效分离,同时二氧化钛比表面积的增大能够吸附更多的反应物,进而提高了SiO_2/TiO_2复合粉体的光催化活性。SiO_2掺杂量为5%mol的钛硅复合氧化物(450℃热处理)对甲基橙水溶液(10mg/L)的光催化降解效果最好,经4h紫外光照射后降解率为36.7%。粗燥度增加且酸性增强的SiO_2/TiO_2复合薄膜表面能够吸附更多的羟基,从而展现出更好的超亲水性能。掺硅5%mol的4层SiO_2/TiO_2复合薄膜光诱导超亲水性效果最好,经过80min紫外光光照后接触角便能从44.46°降低到6.42°。 对于Fe_2O_3/TiO_2复合薄膜,Fe能级的介入会改变电子跃迁能级,使TiO_2的吸收带边产生少量的红移,从而提高了其在可见光照射下的光催化活性和超亲水性能。随着Fe~(3+)离子掺入量的增加,Fe_2O_3/TiO_2复合粉体对甲基橙水溶液的降解率呈现先上升后下降的趋势,当Fe~(3+)离子的摩尔掺杂浓度为0.5%时,其光催化降解效果最好。经4h的紫外光照射后降解率能达到42.4%。同时成为浅势捕获中心的Fe~(3+)抑制了光生电子–空穴对的复合,使得Fe_2O_3/TiO_2复合薄膜表面产生较大浓度的氧空位,其亲水性能得到增强。实验证实Fe_2O_3的最佳摩尔掺杂浓度为0.5%,经6h紫外光光照后,接触角降到最低且为7.07°。 Fe_2O_3的掺杂能提高TiO_2复合薄膜在可见光照射下的光敏性,同时SiO_2的掺杂能显著改善薄膜的亲水性,但硅铁共掺杂的SiO_2/Fe_2O_3/TiO_2三元复合薄膜却未能达到预期的既提高薄膜的光敏性又改善其亲水性的目标。 论文最后在总结课题工作的同时,也提出了没有解决的问题,这为以后对TiO_2复合薄膜光催化活性和亲水性能提高的研究进一步明确了方向。 【关键词】:纳米TiO_2 自清洁玻璃 超亲水性 复合薄膜 光催化活性
【学位授予单位】:四川师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:O614.411
【目录】:
  • 摘要3-5
  • Abstract5-12
  • 绪论12-14
  • 第一章 研究背景及问题的提出14-19
  • 1.1 自清洁玻璃国内外的研究现状14-16
  • 1.1.1 国外研究现状14-15
  • 1.1.2 国内研究现状15-16
  • 1.2 自清洁玻璃的应用前景16-17
  • 1.3 问题的提出及其研究思路17-19
  • 第二章 自清洁玻璃的研究方法及原理19-41
  • 2.1 自清洁玻璃的概述19-20
  • 2.2 自清洁玻璃的分类20
  • 2.3 光催化和亲水性作用机理20-28
  • 2.3.1 光催化机理20-27
  • 2.3.1.1 光电化学23-25
  • 2.3.1.2 载体捕获25
  • 2.3.1.3 氧气阻止电子-空穴对的复合25-26
  • 2.3.1.4 羟基自由基26-27
  • 2.3.1.5 吸附作用27
  • 2.3.2 亲水性机理27-28
  • 2.4 纳米TiO_2 薄膜的制备方法28-35
  • 2.4.1 溶胶—凝胶法29-30
  • 2.4.2 物理气相沉积法30-31
  • 2.4.3 喷雾热分解法31
  • 2.4.4 化学气相沉积31-35
  • 2.4.4.1 金属有机物化学气相沉积32-33
  • 2.4.4.2 等离子增强化学气相沉积33-34
  • 2.4.4.3 激光化学气相沉积34
  • 2.4.4.4 常压化学气相沉积34-35
  • 2.5 影响二氧化钛薄膜自清洁性能的因素35-41
  • 2.5.1 二氧化钛光催化活性的影响35-37
  • 2.5.1.1 厚度36-37
  • 2.5.1.2 晶相37
  • 2.5.1.3 表面微结构37
  • 2.5.2 二氧化钛亲水性的影响因素37-41
  • 2.5.2.1 厚度38
  • 2.5.2.2 表面形貌38
  • 2.5.2.3 TiO_2 晶面38-39
  • 2.5.2.4 光源种类、光强度和光照时间39
  • 2.5.2.5 环境气氛39-40
  • 2.5.2.6 热处理条件40-41
  • 第三章 TiO_2 复合薄膜的制备与表征方法41-59
  • 3.1 溶胶—凝胶法的探讨41-43
  • 3.1.1 溶胶—凝胶法的反应机理41
  • 3.1.2 溶胶—凝胶法的反应过程41-43
  • 3.1.3 溶胶—凝胶法工艺的优缺点43
  • 3.2 实验方案的选择43-48
  • 3.2.1 钛醇盐44
  • 3.2.2 溶剂44-45
  • 3.2.3 加水量45
  • 3.2.4 络合剂45-46
  • 3.2.5 掺杂离子46-47
  • 3.2.6 热处理温度47-48
  • 3.3 薄膜样品的制备48-53
  • 3.3.1 实验试剂和仪器48-49
  • 3.3.2 基片的清洗49
  • 3.3.3 前躯体溶胶的合成49-50
  • 3.3.4 薄膜的制备50-52
  • 3.3.5 薄膜的热处理52-53
  • 3.4 玻璃表面 TiO_2 复合薄膜的表征53-57
  • 3.4.1 X 射线衍射分析(XRD)53-54
  • 3.4.2 红外光谱(FT-IR)分析54
  • 3.4.3 X 光电子能谱分析(XPS)54-55
  • 3.4.4 扫描电镜分析(SEM)55
  • 3.4.5 薄膜光学性能测试55
  • 3.4.6 薄膜光催化性能测试55-56
  • 3.4.7 薄膜亲水性能测试56-57
  • 3.5 本章小结57-59
  • 第四章 SiO_2/TiO_2 复合薄膜的表征及其性能研究59-77
  • 4.1 X-射线衍射分析59-62
  • 4.1.1 纳米二氧化钛粉体的 XRD 分析59-60
  • 4.1.2 硅掺杂对 TiO_2 晶相结构的影响60-62
  • 4.2 TiO_2 薄膜表面形貌的表征62-63
  • 4.3 X 光电子能谱分析63-65
  • 4.4 纳米 TiO_2 粉体的热失重分析65-66
  • 4.5 SiO_2/TiO_2 复合薄膜的红外分析66-68
  • 4.5.1 热处理前后对纳米二氧化钛薄膜的影响66-67
  • 4.5.2 不同硅含量掺杂 TiO_2 粉体的红外分析67-68
  • 4.6 SiO_2/TiO_2 复合薄膜的光学性能研究68-70
  • 4.7 不同硅含量掺杂 TiO_2 粉体的光催化性能70-72
  • 4.8 SiO_2/TiO_2 复合薄膜亲水性能的研究72-75
  • 4.8.1 不同硅含量掺杂 TiO_2 薄膜亲水性能的研究72-74
  • 4.8.2 膜厚对SiO_2/TiO_2 薄膜亲水性能的影响74-75
  • 4.9 本章小结75-77
  • 第五章 铁掺杂对TiO_2 和 SiO_2/TiO_2 薄膜性能的影响77-98
  • 5.1 Fe 掺杂 TiO_2 复合薄膜的结构表征77-81
  • 5.1.1 不同铁含量掺杂 TiO_2 粉体的 XRD 分析77-78
  • 5.1.2 热处理温度对 TiO_2 复合粉体晶化的影响78-81
  • 5.2 硅铁共掺杂 TiO_2 粉体的红外分析81-82
  • 5.3 Fe_2O_3/TiO_2 复合薄膜光催化性能的研究82-86
  • 5.3.1 不同铁含量掺杂对 TiO_2 光催化活性的影响82-84
  • 5.3.2 热处理温度对Fe_2O_3/TiO_2 薄膜光催化性能的影响84-85
  • 5.3.3 不同光源对 TiO_2 复合薄膜光催化性能的影响85-86
  • 5.4 铁掺杂二氧化钛薄膜亲水性能的研究86-94
  • 5.4.1 热处理对TiO_2 复合薄膜表面化学状态的影响86-91
  • 5.4.2 铁掺杂对 TiO_2 薄膜亲水性能的影响91-92
  • 5.4.3 硅铁共掺杂 TiO_2 复合薄膜的亲水性能研究92-94
  • 5.5 光源对TiO_2 复合薄膜亲水性能的影响94-96
  • 5.6 本章小结96-98
  • 第六章 结论与展望98-101
  • 6.1 结论98-100
  • 6.2 展望100-101
  • 参考文献101-107
  • 致谢107-109
  • 攻读硕士学位期间的科研成果109


您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

具有多功能复合特性的纳米镀膜玻璃的研究    仝大利

热处理对TiO_2薄膜微观结构及催化性能的影响    杨治杰

自清洁纳米TiO_2薄膜陶瓷的制备与性能研究    汪强虹

二氧化钛薄膜亲水性恢复研究    王文

Fe~(3+)掺杂TiO_2光催化自洁玻璃的研制    唐怀军,张敏,曹志军,叶立媛

玻璃基TiO_2膜的孔径尺寸对其光催化性能的影响    赵青南,余家国,赵修建

磁载WO_3TiO_2/SiO_2/Fe_3O_4复合光催化剂的制备及其光催化活性    包淑娟,张校刚,刘献明,辛凌云,屈建平

光催化抗雾膜材料的制备及其亲水性研究    刘平,凌岚,林华香,付贤智

多孔TiO_2薄膜自洁净玻璃的亲水性和光催化活性    余家国,赵修建

Sol-Gel法二氧化硅溶胶的制备及性能影响研究    刘羽;张建民;牛志睿;

TiO_2薄膜的制备及光催化性能研究    张永彬,赵景畅,莫威,吴兴惠

TiO_2/Fe_2O_3复合光催化超亲水性薄膜的研究    柳清菊,吴兴惠,刘强,何愿华

TiO_2/SnO_2复合薄膜光诱导超亲水性机理的XPS研究    杨喜昆;柳清菊;朱忠其;李翼;张瑾;王绍华;

溶剂、催化剂对TiO_2溶胶-凝胶过程的影响    黄元龙,赵光明

溶胶—凝胶工艺制备二氧化钛自清洁薄膜的研究    刘琴华

光源对TiO_2纳米粉体催化效果的影响    刘昌龄,吴世彪,徐玲

CuO薄膜与过氧化氢协同光催化降解甲基橙    徐玲;刘昌龄;徐海燕;吴世彪;王峰;李春艳;

三氧化钨纳米片的制备及其光催化性质研究    宋继梅;张小霞;焦剑;汪鑫;

两步溶胶凝胶法制备TiO_2/SiO_2介孔复合材料及其光催化性能研究    陈俊;张小俊;

稀土离子(Sm~(3+),La~(3+))掺杂纳米TiO_2光催化性能研究    王崇侠;宋庆平;张会;王海浪;

TiO_2纳米粉体的制备及光催化降解水杨酸的研究    徐玲,徐立红,李燕

用自制的锐钛型掺杂TiO_2对苯酚进行可见光催化降解    张一兵;吉燕华;

热压处理对TiO_2溶胶光电催化活性的影响    鲁彬,贾振斌,李平,魏雨

离子掺杂对提高锐钛型TiO_2高热稳定性的影响    刘艳敏;张萍;李平蕊;张艳峰;魏雨;

Fe~(3+)掺杂TiO_2纳米膜的制备及光催化性能的研究    李磊;郑立辉;张尊举;

分段煅烧法制备纳米TiO_2    杨哲;郑经堂;周磊;隋吴彬;吴明铂;

溶胶-凝胶法制备功能纤维助剂纳米TiO_2粉体    蒋强;梁小平;刘亚津;李万灯;

纳米TiO_2与ACF复合材料净化空气性能的影响因素分析    申祚飞;黄翔;颜苏芊;

Li~+掺杂TiO_2薄膜的制备及晶化行为的研究    周锋;梁开明;王国梁;邵华;胡安民;

TiO_2的光响应能力扩展的研究进展    高基伟;丁新更;

硅掺杂对TiO_2薄膜光催化性能的影响    李红;赵高凌;刘琴华;韩高荣;

热处理温度对TiO_2结构、光学性能和光催化性能的影响    高基伟;杨辉;江仲华;黄顺余;

纳米抗菌日用陶瓷的研究    刘红华;李建设;

多孔纳米二氧化钛薄膜的制备及其光催化活性    王冬至;刘福田;单立福;张宁;刘鑫;

溶胶-凝胶制备管载TiO_2薄膜在清除乙烯方面的研究    杨昕宇;向卫东;

新型掺杂二氧化钛纳米管光催化材料的制备及其光催化性能的研究    刘海津

基于优化血液相容性的生物医用金属材料表面设计与改性    刘强

共掺杂二氧化钛基可见光光催化材料的制备及性能研究    曹广秀

溶胶—凝胶技术在纺织品多功能整理中的应用    汪青

介孔氧化钛磁负载光催化剂的制备及应用基础研究    袁进

钛硅复合氧化物的制备及在微污染水处理中的应用研究    王韵芳

不锈钢表面氮掺杂二氧化钛薄膜的制备及其性能研究    王鹤峰

铋复合氧化物的合成及其可见光光催化性能研究    郑艳

离子液体中Bi系光催化剂的设计及其降解环境有机污染物研究    夏杰祥

基于酵母模板/载体的光催化剂制备及其处理印染废水的应用研究    杨莉

纳米CeO_2-TiO_2复合介孔材料的制备及性能    张旭

稀土掺杂新型镀膜材料的研究    陈庆友

硅藻土负载TiO_2的制备及其染料吸附降解性能的研究    孙冲

溶胶-凝胶法制备BOPP基阻隔性包装复合薄膜及其性能研究    朱丽静

有序介孔二氧化钛的制备    岳江英

TiO_2的负载及其对染料废水光降解研究    李叶青

TiO_2、SnO_2复合纳米膜的制备及光生阴极保护性能研究    贺明辉

汽车用二氧化钛薄膜制备的温度控制研究    张宝霞

分子筛负载二氧化钛的制备及光催化性能的研究    王宽岭

掺杂纳米TiO_2光催化剂的制备及光解水制氢性能研究    刘慧

纳米TiO_2的特性    李大成,周大利,刘恒,张萍,张云,龚家竹

纳米TiO_2的光催化原理及其应用    任成军,李大成,周大利,刘恒,钟本和

纳米TiO_2薄膜的制备方法对NPC太阳电池性能的影响    罗欣莲,万发荣,龙毅,周海鹰,叶亚平

TiO_2光催化薄膜的制备法    于向阳,程继健,杜永娟

TiO_2-SiO_2薄膜的光催化活性和超亲水性能    于向阳,程继健

TiO_2薄膜敏感特性研究    肖梦秋,汪荣昌,顾志光,戎瑞芬

中孔二氧化钛的合成和表征    赵文宽,孙育斌,马庆华,方佑龄

TiO_2压敏电阻的现状与展望    张小文,甘国友,严继康,季惠明,陈朝霞

基于超亲水原理的自清洁表面研究进展及产业化状况    郑建勇;钟明强;冯杰;

GaN基材料的特性及光电器件应用    蒋荣华,肖顺珍

新型掺杂二氧化钛纳米管光催化材料的制备及其光催化性能的研究    刘海津

锐钛矿相二氧化钛表面及其与水相互作用的理论研究    赵宗彦

纳米二氧化钛晶体合成新方法和自洁超亲水膜研究    陈小泉

新型纳米二氧化钛光催化材料的合成及反应研究    徐建华

负载型纳米TiO_2光催化剂的制备及其光催化性能的研究    李英勃

磁控溅射法制备光催化TiO_2薄膜的研究    黄代勇

溶胶—凝胶工艺制备二氧化钛自清洁薄膜的研究    刘琴华

溶胶凝胶法制备二氧化钛基抗菌薄膜及其性能研究    陈小兵

基于FPGA技术的扫描电镜图像采集系统设计    束娜

陶瓷表面能调控及其易洁性研究    李计元

纳米TiO_2及TiO_2-ZnO光催化材料的制备与性能研究    李扬

用于电阻开关存储器的新型介质薄膜和工艺的研究    董元伟

ZnO/Zn_2TiO_4核壳纳米线的制备及光催化降解丙酮研究    万利远

溶胶—凝胶法制备纳米二氧化钛及其光催化性能研究    卢帆

TiO_2-SiO_2薄膜的光催化活性和超亲水性能    于向阳,程继健

掺杂TiO_2光催化膜材料的制备及其灭菌机理    刘平,林华香,付贤智,孟春

溶胶-凝胶法制备薄膜型TiO_2光催化剂    朱永法,张利,姚文清,曹立礼

TiO_2负载膜的制备、表征及光催化性能    崔鹏,范益群,徐南平,时钧

RE/TiO_2用于NO_2~-光催化氧化的研究    高远,徐安武,祝静艳,刘汉钦

表面键联型TiO_2/SiO_2固定化催化剂的结构及催化性能    胡春,王怡中,汤鸿霄

WO_3-TiO_2薄膜型复合光催化剂的制备和性能    成英之,张渊明,唐渝

过渡金属离子掺杂改性TiO_2的光催化性能研究进展    刘畅,暴宁钟,杨祝红,陆小华

空气中有害物质的光催化去除    陶跃武,赵梦月,陈士夫,梁新

二氧化钛表面光学特性与光催化活性的关系    孙奉玉,吴鸣,李文钊,李新勇,顾婉贞,王复东

TiO_2的溶胶-凝胶过程研究    李春燕,李懋强

氧化钛对镁质浇注料抗渣侵蚀性能的研究    王飞;陈苗;

四氯化钛水解法制备纳米氧化钛超细粉体    张青红,高濂,郭景坤

直接热氧化制备氧化钛薄膜电极的研究 Ⅰ .制备、结构和电化学性质    冷文华,张昭,成少安,张鉴清,曹楚南

光催化过程中氧及过氧化氢对氧化钛的效应    张庆庆,汤斌,王进,吴俊

纳米氧化钛-乙二醇溶胶溶液的研究    陈海珍

静电纺丝Ag-TiO_2复合纳米纤维的制备和表征    张威;李和平;黄思雅;潘伟;

含氧化钛高炉型渣中氧化镁对脱硫的影响    黄振奇,杨祖磐,郭庭虎

电光源用硼硅酸盐玻璃紫外截止性研究    庞建;田英良;孙诗兵;

自清洁玻璃的研究进展    段琼娟;王彪;王华平;

氧化钨/氧化钛溶膠凝膠薄膜之气体感测性质研究    鄭錦華;蔡健益;陳錦毅;林弘斌;蘇程裕;林鴻明;林中魁;

Y~(3+)掺杂对TiO_2自然光催化降解性能的影响    雅菁;贾堤;张炜;刘云兆;

钠含量对氮掺杂氧化钛可见光学性能的影响    田宝丽;孙嘉若;杜祖亮;

自组装高有序氧化钛纳米管束的制备    曹阳;

火焰加热氧化钛片制备TiO_2薄膜    崔晓莉;赖华平;袁健;杨锡良;章壮健;

氧化钛-石墨烯复合结构在光电转化系统中的应用    杨乃亮;翟锦;王丹;

光诱导超亲水性氧化钛复合膜的研究    王远;刘卫军;谢峥;桂琳琳;唐有祺;

具有高活性{100}和{001}暴露面锐钛矿氧化钛长方体的可控合成    赵小伟;金文最;齐利民;

氧化钛纳米尺度的结构分析    於蕾;何明;陆小华;冯新;

新型氧化钛中空膜的合成、表征及其在痕量元素分析中的应用    黄朝章;崔超;李佳;胡斌;

氧化钛瓷砖不让楼宇外墙灰蒙蒙    卫国

循环当先 绿字先行    燕希东

日本拟提高氧化钛出口价格    张海波

氧化钛一结晶形式可成超级储存材料    刘霞

赋予建筑永恒的“绿”    丹华

住友化工开发出可见光型氧化钛光催化剂    罗海基

2006年世界二氧化钛需求平稳    飘尘

锆铪应用领域不断拓展    王迅

钛:钛白钛黑都是美(下)    潘廷祥

光催化技术大显身手    红志

二氧化钛结构和催化性质的密度泛函理论研究    李玮琨

基于仿生钛化和自组装的酶固定化载体设计与制备    姜艳军

银离子掺杂纳米二氧化钛粉体的制备、性能研究与应用    丁新更

稀土掺杂二氧化钛纳米管模板法制备及光催化性能研究    薛寒松

半导体光催化材料光致发光光谱的研究    石建英

改善热解碳人工心脏瓣膜材料血液相容性的研究    王向晖

用于乙醇水蒸气重整Ni/Ce-M-O(M=Zr,Ti,La)催化剂的研究    叶季蕾

分级介孔/大孔金属有机膦酸盐杂合材料:合成、表征和性能    张雪军

1.表面涂层提高左心辅助装置血液相容性的基础研究 2.提高女性冠脉旁路移植术疗效的注册登记研究    符韶鹏

富G核酸模板引导纳米材料的制备及应用研究    郑琳

硅质壳/氧化钛复合材料的制备及其在太阳能电池中的应用    陈然

光催化剂二氧化钛的掺杂改性研究    赵天行

过氧化钛的制备及其吸附性能研究    赵晓光

氧化钛色谱基质填料的评价及应用    许灵艳

新型二氧化钛纳米材料的合成与性能研究    孔凡霞

氧化钛材料与血浆关键蛋白质的界面反应行为及与凝血的关系    周烁

氧化钛修饰层的制备及其对聚合物太阳能电池性能的影响    张健

MCM-41/MIL-101表面氧化钛改性材料的合成、表征及性能研究    陈维维

二氧化钛/碳纳米复合材料的制备及其光催化性能研究    张国志

复合纳米二氧化钛材料的制备、表征及光催化性能的研究    李媛媛