搪瓷载体TiO2薄膜的研究

论文摘要

纳米TiO2具有良好的光催化性能,这种性能使纳米TiO2在降解有机污染物方面有着良好的应用。二氧化钛涂膜技术近几年持续升温,许多科研单位都进行了大量实验,而实验对象也遍及无机和有机材料的各个种类。以陶瓷、玻璃、化纤、金属为载体制备TiO2薄膜的研究均有资料显示,但在搪瓷表面制备二氧化钛薄膜的研究还没有相关文献报道。本文采用溶胶—凝胶法在搪瓷基板表面制备TiO2薄膜,对影响溶胶胶凝时间的各种因素和热处理过程中薄膜晶型的形成和转变及薄膜的表面形貌进行了分析研究,并采用紫外分光光度法对薄膜的光催化性能进行了表征。 在实验中,基板的清洗是成功制备薄膜的关键,实验中所用搪瓷基板均经过酸洗、超声清洗和去离子水冲洗,以保证表面的洁净以及有足够的粘附力。在溶胶前驱体的制备过程中,加水量、加醇量、PH值、抑制剂和水解温度等因素都会对胶凝时间产生很大的影响;经过反复实验,采用物质配比为:Ti（OC4H9）4:H2O:C2H5OH:HNO3:AcAc=1:2:18:0.2:0.5的溶胶,采用浸渍-提拉法成功在搪瓷基板表面制备出TiO2薄膜。 热处理条件对薄膜形成的影响至关重要,它不仅影响薄膜中晶体的形成,进而影响薄膜的表面形貌,并且最终影响到薄膜的催化性能。实验中采用XRD、TGA-DSC和SEM等测试方法对薄膜的形成和表面形貌进行分析。实验表明,加入PEG溶胶制备的薄膜在500℃热处理条件下,TiO2晶型仍是锐钛矿型;随着热处理温度升高,薄膜中TiO2晶型发生变化,由锐钛矿型TiO2向金红石型TiO2转变的温度在600℃-700℃之间。SEM表

论文目录

• 第一部分 前言
• 1 搪瓷制品概述
• 2 纳米粒子的特性
• 2的光催化性能'>3 纳米TiO₂的光催化性能
• 2主要应用领域'>4 纳米TiO₂主要应用领域
• 4.1 有机物降解
• 4.2 空气净化
• 4.3 光催化杀菌
• 4.4 还原金属离子
• 2催化效率的途径'>5 提高TiO₂催化效率的途径
• 2负载技术成为研究热点'>6 TiO₂负载技术成为研究热点
• 2薄膜的制备方法'>7 TiO₂薄膜的制备方法
• 7.1 磁控溅射法
• 7.2 溶胶-凝胶法
• 7.3 化学气相沉积法
• 7.4 液相沉积法
• 7.5 热分解法
• 8 本课题的提出、研究内容及其意义
• 第二部分 实验
• 1 实验原料及规格
• 2 主要工艺设备及主要工艺参数
• 3 主要实验方案及计算方法
• 3.1 溶胶前驱体的制备
• 3.2 薄膜样品的制备
• 3.2.1 基板的清洗
• 3.2.2 薄膜制备
• 3.3 薄膜的结构和性能测试
• 3.3.1 XRD分析
• 3.3.2 SEM分析
• 3.3.3 干凝胶DSC—TGA测试
• 3.4 薄膜催化性能分析
• 3.4.1 催化性能表征方法
• 3.4.2 空白搪瓷板催化效果测试
• 3.4.3 不同层数薄膜催化效果测试
• 3.4.4 热处理温度对催化效果影响的测试.
• 第三部分 结果与讨论
• 第一章 溶胶前驱体的形成及影响因素研究
• 1 各种因素对胶凝时间的影响
• 1.1 加水量对胶凝时间的影响
• 1.2 加醇量对胶凝时间的影响
• 1.3 pH值的改变对胶凝时间的影响
• 1.4 温度对胶凝时间的影响
• 2 溶胶前驱体物质配比的确定及涂膜溶胶的配制
• 2.1 无添加剂溶胶配制
• 2.2 添加平均分子量2000PEG的溶胶配制
• 2.3 添加平均分子量4000PEG的溶胶配制
• 2薄膜的制备及形成因素研究'>第二章 TiO₂薄膜的制备及形成因素研究
• 2薄膜的晶相形成'>1 TiO₂薄膜的晶相形成
• 1.1 XRD图谱分析
• 1.2 晶粒尺寸估计
• 1.3 热处理过程中的物理化学变化
• 2薄膜表面形貌的影响'>2 PEG的添加对TiO₂薄膜表面形貌的影响
• 2薄膜的光催化效果研究'>第三章 TiO₂薄膜的光催化效果研究
• 1 空白搪瓷板的光催化性能测试
• 2薄膜光催化性能测试'>2 450℃热处理条件下的TiO₂薄膜光催化性能测试
• 2薄膜催化性能'>2.1 未添加PEG溶胶制备的TiO₂薄膜催化性能
• 2薄膜的催化性能'>2.2 添加PEG的溶胶制备的TiO₂薄膜的催化性能
• 2薄膜光催化效率的影响'>3 热处理温度对TiO₂薄膜光催化效率的影响
• 第四部分 结论
• 参考文献