静电自组装法在光纤上制备纳米TiO2薄膜及其光催化性能的研究

论文题目: 静电自组装法在光纤上制备纳米TiO2薄膜及其光催化性能的研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 材料学

作者: 韩晶

导师: 杜海燕

关键词: 纳米,静电自组装,分散,光纤,表面活性剂

文献来源: 天津大学

发表年度: 2005

论文摘要: 本论文以市售的TiO2纳米粉通过分散的方法制备TiO2胶体,用微电泳仪（Zeta电位仪）和透射电子显微镜（TEM）研究了制备工艺参数对TiO2胶体分散体系稳定性的影响;利用制备好的TiO2胶体、阳离子表面活性剂十六烷基三甲基氯化铵（CTAC）和阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠（SDS）为原料,采用静电自组装法将TiO2纳米粒子在石英光纤表面上进行组装,制备了不同层数的SDS [/CTAC/TiO2]n和CTAC [/SDS /TiO2]n复合膜,并用环境扫描电子显微镜（ESEM）对其组装过程和工艺条件进行了研究,初步探讨了光纤负载TiO2薄膜对甲基橙的光催化降解性能。实验结果表明,TiO2胶体的等电点为6.8,TiO2粉体经600℃表面钝化2h后用球磨机分散150min能较好的打开团聚,当固液比为2%、TiO2胶体的pH值为3时能制得较稳定的带正电的胶体,当固液比为2%、TiO2胶体的pH值为9、PAA-NH4的含量为0.8‰时TiO2胶体的Zeta电位较高,能制得较稳定的带负电的胶体。利用CTAC和SDS采用静电自组装法能较好的将TiO2粒子组装在光纤表面成膜;采用超声清洗光纤表面以及每次成膜后用去离子水冲洗,TiO2胶体的pH值为3和9、浓度为2%,表面活性剂的浓度在其临界胶束浓度（cmc）附近,沉积时间为300s时能制得均匀、组装有序的SDS [/CTAC/TiO2]n和CTAC [/SDS /TiO2]n复合膜,制备的膜较均匀致密;第一层薄膜的组装对多层膜的组装起关键作用;采用静电自组装法能通过组装层数较好的控制薄膜厚度,理论上每层薄膜的厚度为粒径,约为30nm,但在组装过程中由于粒子有一定程度团聚,实际厚度比理论的要稍厚些;光纤负载TiO2膜的光催化降解甲基橙的性能优于载玻片负载TiO2膜的光催化性能。

论文目录:

中文摘要

ABSTRACT

第一章 文献综述

1.1 前言

1.2 纳米TiO_2的光催化性能

1.2.1 TiO_2的性能

1.2.2 TiO_2光催化原理

1.2.3 TiO_2光催化技术在环境治理中的应用

1.2.3.1 纳米TiO_2光催化在废水处理中的应用

1.2.3.2 纳米TiO_2光催化在空气净化方面的应用

1.2.3.3 纳米TiO_2光催化在其它领域的应用

1.3 TiO_2薄膜的研究现状

1.3.1 TiO_2载体的种类与选择

1.3.2 TiO_2光催化剂在载体上的固定方法

1.4 静电自组装成膜法的研究概况

1.4.1 有序纳米超薄膜的发展

1.4.2 静电自组装的原理及适用范围

1.4.3 静电自组装技术成膜的驱动力

1.4.3.1 静电作用

1.4.3.2 其它作用

1.4.4 膜形态的影响因素

1.4.5 静电自组装技术的应用

1.5 纳米TiO_2水中分散体系的研究

1.5.1 颗粒及颗粒在液体介质中的行为

1.5.2 TiO_2纳米粒子在液体介质中的行为

1.5.3 纳米颗粒在液体中均匀稳定分散的机制

1.5.4 提高分散性的途径

1.6 本课题的主要研究内容

第二章 纳米二氧化钛胶体水中分散稳定性的研究

2.1 引言

2.2 实验部分

2.2.1 实验原料

2.2.2 实验仪器

2.2.3 表征手段

2.3 表面钝化对纳米TiO_2在水中分散稳定性的影响

2.3.1 实验方法

2.3.2 实验结果与分析

2.4 分散方式对纳米TiO_2在水中分散稳定性的影响

2.4.1 实验方法

2.4.2 实验结果与分析

2.5 固液比对纳米TiO_2在水中分散稳定性的影响

2.5.1 实验方法

2.5.2 实验结果与分析

2.6 pH值对纳米TiO_2在水中分散稳定性的影响

2.6.1 实验方法

2.6.2 实验结果与分析

2.7 PAA-NH_4分散剂对纳米TiO_2水中分散稳定性的影响

2.7.1 实验方法

2.7.2 实验结果与分析

2.8 本章小结

第三章 静电自组装法在光纤上制备二氧化钛薄膜的研究

3.1 引言

3.2 实验部分

3.2.1 实验原料

3.2.2 实验仪器

3.2.3 实验步骤

3.3 实验结果与讨论

3.3.1 SDS [/CTAC/TiO_2]_n和CTAC [/SDS /TiO_2]_n复合薄膜的自组装过程分析

3.3.2 基体表面清洗对TiO_2复合膜组装的影响

3.3.3 TiO_2胶体的pH值对TiO_2复合膜组装的影响

3.3.4 表面活性剂浓度对TiO_2复合膜组装的影响

3.3.5 TiO_2胶体的浓度对TiO_2复合膜组装的影响

3.3.6 沉积时间对TiO_2复合膜组装的影响

3.4 本章小结

第四章 光纤负载二氧化钛薄膜光催化性能的初探

4.1 光催化反应实验过程及结果表征

4.2 实验结果与讨论

第五章 全文结论

参考文献

硕士期间发表论文

致谢

发布时间: 2007-04-17

参考文献

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